全长朊粒蛋白淀粉样纤维引发细胞毒性的机制研究

目的 朊病毒病(prion disease)是一类由朊粒蛋白(PrP)发生错误折叠、聚集形成致病性的PrP^Sc导致的具有高致死率的神经退行性疾病。本文在细胞和动物水平开展了PrP纤维诱导内源PrP聚集和毒性机制的研究。方法 通过超速离心结合蛋白质免疫印迹实验检测PrP聚集；通过氧化压力实验，使用Annexin V-FITC/PI双染检测细胞凋亡；运用细胞超薄切片技术检测细胞线粒体形态；在动物水平，分离新生小鼠的前额叶，进行横断切片培养，在脑片上接种PrP纤维。结果 PrP纤维种子可以诱导内源PrP聚集，PrP纤维可以诱导细胞内氧化压力升高和细胞凋亡，PrP纤维可以引起线粒体损伤，PrP纤维可以诱导小鼠前额叶内源PrP聚集。结论 本文在细胞和动物水平证实体外组装的PrP淀粉样纤维具有细胞毒性和潜在的感染性。     

植物内质网胁迫研究进展

内质网是蛋白质折叠和蛋白质糖基化修饰的重要场所。在内质网中存在多种调控机制来确保其中的蛋白质被正确地折叠、修饰和组装,以维持内质网稳态,这对于细胞正常的生理活动十分重要。然而,多种物理、化学因素均可使内质网稳态失衡,即在应激条件下,错误折叠和未折叠蛋白质的大量积累将导致内质网胁迫(endoplasmic reticulum stress, ERS),进而会引起未折叠蛋白质响应(unfolded protein response, UPR),极端情况下还会启动细胞程序性死亡(program cell death, PCD)。目前,植物内质网胁迫方面的研究较酵母和动物滞后,因此,从内质网质量控制系统和未折叠蛋白质响应2个方面对植物内质网胁迫现有研究进行了综述,以期为进一步理解内质网胁迫与植物逆境胁迫的关系提供参考。     

Hsp70在神经退行性疾病中的作用机制研究进展

热休克蛋白Hsp70 (heat shock protein 70, Hsp70)是一类广泛存在的分子伴侣。阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease)、帕金森病(Parkinson’s disease)等神经退行性疾病共同的病理特征是错误折叠的蛋白质(包括Tau、α-突触核蛋白、TDP-43、朊蛋白和多聚谷氨酰胺蛋白)形成有毒性的寡聚体或淀粉样纤维。大量的研究表明,Hsp70可以调控这些蛋白质的代谢进程,包括将错误折叠的蛋白质重折叠、抑制蛋白质聚集以及降解错误折叠的蛋白质。Hsp70在发挥功能时需要相对应的辅助分子伴侣的帮助。该文详细论述了Hsp70抑制Tau蛋白病、α-突触核蛋白病、TDP-43蛋白病、传染性海绵状脑病以及多聚谷氨酰胺疾病的作用机制,重点阐述了Hsp70对神经退行性疾病中错误折叠蛋白质聚集和毒性的抑制作用,并讨论和展望了Hsp70在神经退行性疾病的治疗中存在的挑战和机遇。     

蛋白质复性技术

重组蛋白质的过表达常导致其在胞内发生错误折叠和聚集,形成被称为包含体的聚集体。因此,蛋白质复性是许多基因重组蛋白质药物生产过程的重要步骤。本文简要介绍包含体提取、纯化和溶解工艺,重点阐述蛋白质复性技术,包括稀释复性、稀释添加剂、人工分子伴侣、柱色谱复性和反胶团溶解复性等。最后展望蛋白质复性技术的发展和应用,特别是荷电介质对同电荷蛋白质复性的促进作用。     

具有分子伴侣功能的抗体

蛋白质的折叠问题一直是生物学研究的前沿之一，蛋白质稳态平衡的破坏与衰老及很多神经退行性疾病的发病机理密切相关，而蛋白质的正确折叠与蛋白质稳态在很大程度上取决于分子伴侣参与构建的复杂网络。许多研究表明，抗体可以作为分子伴侣促进蛋白质的正确折叠，并阻止蛋白质的异常聚集，抗体所具有的严格底物特异性使其具备了治疗特定蛋白质折叠病、帮助包涵体复性等应用潜力。本文简要介绍了分子伴侣的研究进展，详细阐述了具有分子伴侣功能的抗体及单链抗体的研究进展，最后重点讨论了可抑制蛋白质聚集的抗体的研究近况。     

伴侣素的发现者——霍维茨

伴侣素（chaperonin）是辅助蛋白质正确折叠过程中的重要元件,可有效防止蛋白质错误折叠和聚集,对细胞正常功能发挥和发育具有十分重要的意义。伴侣素功能缺陷或异常可导致许多神经退行性疾病如帕金森综合症等的发生,因此伴侣素介导的蛋白质折叠的研究对该类疾病的治疗具有重要帮助。伴侣素于1989年由霍维茨发现,经过近20年研究,人们对其作用机理和生理功能有了较为全面的理解,从而为应用奠定了基础。     

淀粉样β蛋白质构象转换及其抑制的分子动力学模拟

阿尔茨海默病(AD)是多发于老年人的神经退行性疾病。淀粉样β蛋白质(Aβ)的错误折叠和聚集与AD的发生与发展密切相关。以Aβ的错误折叠和聚集为靶标进行AD防治药物研究已成为近年来AD研究领域的热点之一。从初始的α-螺旋结构或无规卷曲构象转换形成富含β-折叠结构是Aβ聚集的关键步骤。本文中,笔者综述利用分子动力学(MD)模拟研究Aβ构象转换的分子机制,介绍MD模拟在小分子和多肽抑制剂抑制Aβ构象转换中的应用。     

切断能源抑制肿瘤生长

西班牙发现,某些蛋白质即使折叠正确,也能够导致多种蛋白质构象病,这是因为这些蛋白质通常是由两个或两个以上的亚基构成,即使蛋白质折叠正确,如果各亚基在组合过程中发生突变,同样能使该蛋白质成为毒性大分子淀粉体纤维。     

Aggresomes——错误折叠蛋白的一种普遍细胞反应

通常,细胞中的错误折叠蛋白质会被蛋白酶体降解。但是在一定的病理和生理条件下,一些错误折叠蛋白质几乎不被降解,反而可以形成蛋白质聚集体。研究表明,许多疾病,如神经退行性疾病的发病机理与错误折叠蛋白质在细胞内的聚集体沉积有关。这些蛋白质聚集体可以通过微管上动力蛋白依赖的逆行性运输形式传送、聚集,最终形成aggresomes。早新的报道还指出,蛋白质聚集体能直接损伤泛素—蛋白酶体系统的功能,从而引起细胞的调控紊乱和细胞死亡。     

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。