朊病毒分子生物學發(fā)展及其本質特征.ppt

朊病毒分子生物學發(fā)展及其本質特征 05級生物技術專業(yè)一班車宏軒 一 朊病毒 virino 的發(fā)現人和哺乳動物的亞急性海綿樣腦病的致病本質 一直是神經生物學和分子病毒學領域研究的熱點 研究發(fā)現瘋牛病 BSE 羊癢病 SC 及人的紋狀體脊髓變性病 CJD 腦軟化病 GSS 庫魯病 kuru 致死性家族失眠癥 FFI 等均屬于這種蛋白粒子病類 可導致神經元進行性退化變性 膠質細胞增生及細胞內朊病毒的自身累積等 英國自1985年發(fā)現瘋牛病到1996年 已確診有16142頭牛患病 數以萬計的牛被撲殺 焚燒 處理 使英國蒙受巨大的經濟損失 同時歐洲其它國家如丹麥 法國 愛爾蘭共和國等也有瘋牛病發(fā)生 特別是英國連續(xù)出現12個青年患新型克雅氏病 newvariantcreutzfeldt JakobDiseasenvCJD 人們懷疑該病是食用患瘋牛病的牛肉引起的 在歐洲引起了極大的恐慌 瘋牛病已成為歐洲嚴重的經濟和政治問題 患瘋牛病的牛腦切片 瘋牛病肆虐 病羊神經組織的海綿狀損傷 病人大腦組織切片 左 海綿狀病變及周圍的沉淀斑 右 淀粉樣蛋白沉淀 病人大腦組織切片 左 海綿狀病變及周圍的沉淀斑 右 淀粉樣蛋白沉淀 人和動物朊病毒病的共同特點 1 潛伏期長 2 病理學特點 1 神經原 神經軸索 星狀細胞 樹枝細胞呈進行性空泡化 2 神經膠質增生 3 細胞外淀粉樣變性蛋白沉積 形成光鏡下可見的病理學特征 羊搔癢病相關纖絲 CJD表現為淀粉樣蛋白斑 人的朊病毒病 1 傳染型朊病毒病 如庫魯病 該病主要局限在巴布亞新幾內亞的Fore族人群中發(fā)生 2 遺傳型朊病毒病 家族性CJD FFI和GSS 屬于生殖細胞突變形成的 3 散發(fā)型朊病毒病 包括大多數CJD和部分GSS 可能與體細胞突變或朊病毒蛋白 prionprotein PrP 的自發(fā)性構型改變有關 而牛朊病毒傳染人造成的CJD也屬于這一類 確定致病因子的過程 為了探究這種致病原的性質 研究人員檢測了羊搔癢病病腦勻漿對動物的致病能力 發(fā)現感染因子可以通過濾器 有點象病毒 但與病毒不同 用福爾馬林處理不能使之完全失活 1966年 英國放射生物學家Alper發(fā)現 這種物質對254nm的紫外線照射不敏感 而對237nm的紫外線敏感 1972年 由于Prusiner的一位病人死于克雅氏病 促使他開始研究這類疾病 經過10年努力 Prusiner與其同事終于在1982年從倉鼠腦中濃縮了羊搔癢病病原成分 是一種直徑25nm長約100 200nm其濃縮成分的活性可被蛋白酶K 二乙酰焦碳酸 尿素 酚和SDS等失活的蛋白質 但不能被核酸酶E或紫外線照射破壞 所以Prusiner稱之為Prion 意為蛋白性感染顆粒 Proteinaceousinfectiousparticle 這個成份中只含一種蛋白質 稱為朊病毒蛋白 prionprotein PrP 并命名為朊病毒 Virino 二 朊病毒致病機理簡介 朊病毒蛋白及其構型轉變 PrPc PrPsc PrPsc在N端切割可以產生PrP27 30 這種分子是一種蛋白酶抗性蛋白 能夠聚集成為棒狀淀粉樣蛋白 二級結構出現 轉換 PrPc 螺旋含量達到42 片層僅占3 PrPsc 螺旋含量降到30 片層達到45 PrP27 30 螺旋含量則僅為21 而 片層達到54 片層含量的增加可能是聚合成淀粉樣原纖維的最直接原因 PrP基因與朊病毒蛋白的合成 PrP基因及其編碼產物 朊病毒蛋白形成過程 朊病毒的復制 朊病毒的復制模式 A 傳染型和散發(fā)型的朊病毒復制模式 B 遺傳型的朊病毒復制模式 PrPSc的增殖 Prion的結構模型 左PrPc 右PrPSc 朊病毒的核磁共振圖譜 分子生物學的中心法則 DNA RNA Protein 三 瘋牛病研究與分子生物學的發(fā)展 朊病毒的來源 關于朊病毒來源問題許多學者提出不同的說法朊病毒一直存在于世界 只不過是人類才發(fā)現它而已朊病毒是因為在129位編碼纈氨酸或甲硫氨酸位置發(fā)生突變朊病毒來源于宇宙 是因為牛誤食了沾有朊病毒的草而使其傳播 圖中H1 H4附近有13個突變 對于朊病毒的個人理解 朊病毒是一種化學性質特異的酶 朊病毒與酶化學性質對比 朊病毒酶化學本質蛋白質蛋白質分子量27000 30000分子量13700 1000000朊病毒可被尿素 苯酚等使酶失活的試劑失活朊病毒不易被蛋白酶催化分解 朊病毒作用對象與酶存在范圍對比 目前發(fā)現的朊病毒疾病發(fā)現瘋牛病 BSE 羊癢病 SC 及人的紋狀體脊髓變性病 CJD 腦軟化病 GSS 庫魯病 kuru 致死性家族失眠癥 FFI 最近在貓的體內也發(fā)現朊病毒導致的疾病我們不難發(fā)現朊病毒的宿主全部是哺乳類動物 而且是體溫恒定在37攝氏度左右的哺乳類動物 這使我們不由聯想到許多酶的最適溫度與其十分相似 對于朊病毒致病機理的重新認識 對于朊病毒致病機理的總結 朊病毒致病機理就是結構異化的酶作用機理相同 只不過它是將腦結構蛋白異化成與自身結構相同的蛋白質 從而實現自身復制以及將宿主致病的目的 朊病毒的特殊化學性質 與朊病毒所不同的是 酶在高溫情況下會發(fā)生失活的現象 此過程是不可逆的 而朊病毒在高溫的情況下只會出現活性下降的現象