蛋白质构象病

蛋白质的空间结构又称为三维结构或构象（conformation）,特定的空间构象是蛋白质发挥其各种功能的结构基础。由于蛋白质担负着复杂的生化反应,因此在生物合成以后,蛋白质本身也经历着复杂的生理过程;蛋白质自翻译以后,需进行一系列的翻译后过程,包括跨膜转运、修饰加工、折叠复性、生化反应、生物降解等,这些过程都伴随着蛋白质的结构转换。随着对疯牛病的研究,人们发现：蛋白质分子的氨基酸序列虽不改变,但其空间结构或构象的改变也能引起疾病。同时,越来越多的研究表明,一些遗传性疾病是由于基因突变导致了蛋白质的错误折叠,这些突变并不直接影响蛋白质的功能结构域,但由于蛋白质的错误折叠,干扰了其正确运输,形成对细胞有毒性作用的聚积物。     

蛋白质错误折叠相关疾病的多肽药物研究进展

蛋白质和多肽发生错误折叠形成不可溶的淀粉样纤维的过程,与阿尔茨海默病、帕金森病等多种神经退行性疾病密切相关。这些疾病可导致认知能力下降以及运动缺陷等症状。虽然已有多种相关治疗方案处于临床试验中,但目前仍无明确有效的方法可治愈或长期减缓疾病的进展。探寻和研究抑制淀粉样聚集、识别并促进毒性聚集物清除的抑制剂分子是药物研发的重要策略之一。在不同类型的抑制剂中,多肽类抑制剂因具有高特异性、低毒性、多样性,以及修饰后的抗水解稳定性和血脑屏障通透性,有望成为候选药物分子。本文总结了针对阿尔茨海默病相关的Aβ和Tau蛋白以及帕金森病相关的α-synuclein蛋白淀粉样纤维化的多肽抑制剂研究进展。基于淀粉样纤维化核心序列及纤维核心结构进行合理设计,或通过随机筛选,均可获得多肽抑制剂。这些天然和非天然的多肽分子大多具有抑制淀粉样纤维化、解聚成熟纤维和降低细胞毒性的作用,其中一些多肽在退行性疾病动物模型实验中,显示出降低脑损伤和缓解认知及运动障碍的效果。这些研究揭示了多肽作为蛋白质错误折叠和聚集相关疾病药物的特点,为研发一类新的有效药物奠定了基础。     

综述与专论：蛋白质错误折叠相关疾病的多肽药物研究进展

蛋白质和多肽发生错误折叠形成不可溶的淀粉样纤维的过程,与阿尔茨海默病、帕金森病等多种神经退行性疾病密切相关。这些疾病可导致认知能力下降以及运动缺陷等症状。虽然已有多种相关治疗方案处于临床试验中,但目前仍无明确有效的方法可治愈或长期减缓疾病的进展。探寻和研究抑制淀粉样聚集、识别并促进毒性聚集物清除的抑制剂分子是药物研发的重要策略之一。在不同类型的抑制剂中,多肽类抑制剂因具有高特异性、低毒性、多样性,以及修饰后的抗水解稳定性和血脑屏障通透性,有望成为候选药物分子。本文总结了针对阿尔茨海默病相关的Aβ和Tau蛋白以及帕金森病相关的α-synuclein蛋白淀粉样纤维化的多肽抑制剂研究进展。基于淀粉样纤维化核心序列及纤维核心结构进行合理设计,或通过随机筛选,均可获得多肽抑制剂。这些天然和非天然的多肽分子大多具有抑制淀粉样纤维化、解聚成熟纤维和降低细胞毒性的作用,其中一些多肽在退行性疾病动物模型实验中,显示出降低脑损伤和缓解认知及运动障碍的效果。这些研究揭示了多肽作为蛋白质错误折叠和聚集相关疾病药物的特点,为研发一类新的有效药物奠定了基础。     

蛋白质构象病

蛋白质结构生物学既从蛋白质一级结构序列 ,也从蛋白质空间结构及其动态变化去研究蛋白质的性质和功能。生物医学研究表明蛋白质空间构象发生异常变化会引起疾病发生 ,形成了蛋白质构象病 (Ｐｒｏｔｅｉｎｃｏｎｆｏｒｍａ ｔｉｏｎａｌｄｉｓｅａｓｅｓ)这一新的病理学概念[1] 。1 .蛋白质构象病及其分子构象病理学一般讲 ,引起构象疾病的蛋白质分子与正常蛋白质同时存在于机体内 ,至少部分蛋白质具有正常折叠的空间构象 ,并以正常形态释放。当蛋白质构象异常变化时可导致其生物功能丧失 ,或者引起其后发生的蛋白质聚集与沉积 ,使组织结构…     

蛋白质构象病提示的疾病防治新思路

蛋白质构象病是由于组织中特定的蛋白质承受了构象变化,进而聚集并产生沉积所引起的一种疾病。构象病概念的提出提示人们可以通过抑制或者逆转组织蛋白的变构来防治疾病,本文就蛋白质构象病的概念以及近年关注较多的β折叠形成阻断肽和分子伴侣两种防治思路予以综述。     

错误折叠蛋白质的聚集效应及其对策

错误折叠蛋白质大量聚集将引发蛋白质构象紊乱症(protein conformational disorder,PCD)。目前的研究发现,蛋白质聚集过程中的中间体(纤维前体,pre—fibfillar)导致细胞膜结构受损,从而诱发细胞凋亡。根据这一原理设计出的抗纤维前体抗体和干扰肽可以作为PCD治疗的一般性方法。此外,该就消除错误折叠蛋白质聚集的研究方向作了展望。     

2型糖尿病——一种构象疾病

构象疾病是由非天然构象蛋白异常聚集引起的具有一系列症状的疾病。既往研究认为糖尿病是一组以血葡萄糖水平增高为特征的代谢性疾病群,而最近Hayden MR等在2005年JOP．J Pancreas杂志上发表综述,根据部分β细胞蛋白、胰岛淀粉样多肽在经过三级结构的改变后,发生自联（即错误折叠）和组织沉淀（即异常聚集）等现象（self—association and tissue deposition）,他们提出了2型糖尿病亦属于一种构象疾病的观点。2型糖尿病与多种代谢紊乱有关,并可以导致过量活性氧的产生和氧化应激反应。     

激光拉曼光谱在蛋白质构象研究中的应用和进展

激光拉曼光谱法被公认为是研究生物大分子的结构、动力学和功能的有效方法。近年来拉曼光谱在蛋白质构象研究中的最新进展,涉及到拉曼光谱在非折叠蛋白质、蛋白质装配的特征描述,拉曼晶体学在实时监控蛋白质单晶中化学变化等方面的应用。另外,介绍了蛋白质拉曼光谱分析在生物技术中的应用现状。并对拉曼光谱技术在蛋白质等生物大分子领域中的研究前景做了进一步的展望。     

蛋白质的错误折叠与疾病

蛋白质是生物体内一切功能的执行者.人体内的任何功能,从催化化学反应到抵御外来侵略都是蛋白质作用的结果.蛋白质折叠是生命活动的最基本过程,近年发现蛋白质的错误折叠可以导致一些疾病.蛋白质的错误折叠与疾病的关系已成为分子生物学新的研究前沿.介绍了细胞内保证蛋白质正常功能的“质量控制”系统,重点讨论了翻译后的质量控制、与蛋白质错误折叠有关的一些疾病和治疗这一类疾病的原则方法.     

神经变性构象病及其分子基础

构象病的概念被广泛用于命名与蛋白质的构象异常相关的疾病。随着生命科学的进步,人们对神经变性疾病发病的分子机制有了较好的认识,发现几乎所有的此类疾病,诸如阿尔采末病（AD）、帕金森病（PD）、亨廷顿病（HD）以及朊蛋白病（PrD）等都具有一个共同的特征,即病变细胞中蓄积有大量错误折叠并易于聚合的蛋白质,这符合构象病的特点,所以又派生了神经变性构象病的新概念。近年来,人们在神经变性构象病的蛋白质错误折叠和聚合以及其细胞毒性方面的认识越来越走向深入,这将对寻找有效的治疗方法起到极大的推动作用。     

阿尔茨海默病Aβ构象转变机制研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种以神经系统退行性变为特征的"构象病",淀粉样蛋白Aβ聚集形成富含β折叠的肽类聚合物是其发病机制的核心.不同构象的Aβ肽成分除分子量、溶解性、二级结构等基本性质不同之外,尚有免疫原性、神经细胞毒性等生物学功能的差别.由Aβ构象转变引起的空间结构差异,影响其与生物膜、受体等结合蛋白之间的相互作用,通过不同途径关联到线粒体损伤、神经突触功能异常、早期认知障碍、神经元丢失等病理效应.本文综述了Aβ动态结构特征、Aβ构象转变与神经毒性作用的关系、抑制Aβ构象转变的靶点等,以期为明确构象在AD发病机制中的作用乃至"构象病"的共同机制研究提供新的思路.     

淀粉样蛋白沉积疾病在细胞水平的研究进展

近些年的研究表明许多神经退行性疾病都与受袭组织和器官中的错误折叠蛋白积聚成淀粉样纤维有关.现结合作者在国内外对于该领域10余年的研究经历及研究成果,针对淀粉样蛋白沉积疾病在细胞内的形成机制、致病机制及调控机制进行阐述,展现了国际上过去几年中对蛋白质错误折叠和积聚的新认识.     

蛋白质错误折叠循环扩增技术

目前发现有多种人类及动物疾病是由体内蛋白质的错误折叠引起的,其中朊毒粒病因具有传染性而备受关注.朊毒粒病研究的核心问题之一是正常细胞朊蛋白（PrPc）向异常致病朊毒粒（PrPsc）转变的机制.蛋白质错误折叠循环扩增技术（protein misfolding cyclic amplification,PMCA）就是最新发明的在体外诱导朊蛋白（PrPc）产生错误折叠生成朊毒粒（prpsc）的技术.该文将概要介绍此项技术的原理、技术要点及在诊断与基础研究方面的应用前景.     

基于HP模型的蛋白质折叠问题的研究

基于蛋白质二维HP模型提出改进的遗传算法对真实蛋白质进行计算机折叠模拟。结果显示疏水能量函数最小值的蛋白质构象对应含疏水核心的稳定结构,疏水作用在蛋白质折叠中起主要作用。研究表明二维HP模型在蛋白质折叠研究中是可行的和有效的并为进一步揭示蛋白质折叠机理提供重要参考信息。     

蛋白质折叠速率预测研究进展

蛋白质折叠速率预测是当今生物物理学最具挑战性的课题之一。近年来,该领域的研究取得了很大的进展,提出了许多经验参数,例如:接触序、长程序、总接触距离、链拓扑参数、二级结构含量、有效长度、螺旋参数、n-阶接触距离等。这些参数都和蛋白质的折叠速率有很好的相关性,基于这些参数的各种预测方法所得到的预测结果也与实验数据较好地吻合。     

Prion疾病和“protein only”假说

Prion病是指一类由蛋白质错误折叠导致的具有传染性的疾病.人类的纹状体脊髓变性病、库鲁病、脑软化病,和致死的家族性失眠症以及动物的羊瘙痒病和牛海绵状脑炎即疯牛病,都是致死性的神经退行性疾病,它们都属于传染性海绵状脑炎,统称Prion病.PrP^C是Prion蛋白在细胞内的正常形式,PrP^Sc是其致病形式.根据“protein only”假说,PrP^C向PrP^Sc的转化是致病的关键步骤.简要介绍了PrP蛋白的结构特征、PrP^C向PrP^Sc转化的可能机制、影响PrP^C向PrP^Sc转化的重要因素和PrP在细胞内的生物学过程等方面的研究进展,讨论了Prion疾病的诊断和治疗方法.     

多因素异常修饰导致体内蛋白质选择性错误折叠和功能丧失的假设

蛋白质异常修饰导致错误折叠的机制目前尚不清楚.提出如下设想:细胞内的蛋白质分子可能发生多种异常修饰,引起蛋白质选择性错误折叠和聚积而导致神经退行性疾病.     

蛋白质溶液构象的研究方法

蛋白质的结构决定其功能。研究蛋白质溶液构象的手段日新月异,文章介绍了近年来研究蛋白质在溶液中三级结构、二级结构和基团微环境的常用手段。     

分子动力学模拟尿素对水溶液中蛋白质构象转变的影响

采用分子动力学方法和全原子模型研究尿素和水分子对模型蛋白S-肽链结构转化的影响。模拟结果显示S-肽链的变性速率常数k值随着尿素浓度的增加而先降低后升高,在尿素浓度为2.9 mol/L时达到最低值。模拟了不同尿素浓度下尿素-肽链、水-肽链以及肽链分子氢键的形成状况。结果表明:尿素浓度较低时,尿素分子与S-肽链的极性氨基酸侧链形成氢键,但不破坏其分子内的骨架氢键,尿素在S-肽链水化层外形成限制性空间,增强了S-肽链的稳定性。随着尿素的升高,尿素分子进入S-肽链内部并与其内部氨基酸残基形成氢键,导致S-肽链的骨架氢键丧失,S-肽链发生去折叠。上述模拟结果与文献报道的实验结果一致,从分子水平上揭示了尿素对蛋白质分子结构变化的影响机制,对于研究和发展蛋白质折叠及稳定化技术具有指导意义。