prion的结构与生物学性质

mimisikai

在TSE病人脑组织中聚集有一种具有对蛋白酶消化相对抵抗的异常蛋白。这种蛋白在电镜负染时首次被发现，称之为“瘙痒因子相关纤维”（Scrapie associated fibril，SAF）。SDS-PAGE电泳证实为一种独特的蛋白，分子量在27到30 kDa之间。这种被称之为PrP27-30的蛋白质为唾液酸糖蛋白，带有碳水化合物、神经氨酸和肌糖。特别是在病程很长的疾病中，这种蛋白质可存在于淀粉样斑块中。淀粉样斑块是蛋白样物质沉积而成的无组织结构，经刚果红染色后在偏振光下呈现出特殊的双折射现象。PrP蛋白的特异性抗体不与Alzheimer综合征病人出现的淀粉样斑块发生反应，同样反之亦然。即使无斑块形成，利用免疫组化在皮层下和脑室周围可见PrP蛋白在细胞外的聚集，同时在神经元的高尔基小体和内织网也有PrP的沉积。
不同种属的PrP在氨基酸序列和抗原性方面非常相似。它们都来自一种253个氨基酸的前体蛋白，起初被称之为PrP33-35，以后将正常组织的PrP称之为“细胞”PrP（cellular prion protein, PrPC），将瘙痒病或CJD组织中的PrP称之为PrPSc或PrPCJD（图1）。在同一种属中出现的PrPSc或PrPCJD在氨基酸序列方面与其前体蛋白完全一致，为了避免混淆有些学者倾向于使用蛋白酶抗性PrP（PrP-res）或蛋白酶敏感PrP（PrP-sen）。PrP-sen和PrP-res具有相同的氨基酸序列，因此蛋白酶抗性的变化应是翻译后的改变，但其详细机理仍不清楚。PrP-sen向PrP-res转换的同时伴随有由α-螺旋结构为主向β-片层结构为主的构象变化。一项研究模型提出PrP-sen可能含有4个α-螺旋结构，而进一步的研究提示大部分已知点突变所在的110个氨基酸折叠区域具有2个反向平行的β-片层结构和3个α-螺旋结构。PrP的折叠同TSE传染因子间的具体关系还在研究之中。PrP-sen被分泌到一些正常细胞表面并迅速被细胞代谢，似乎对正常细胞生命不甚重要，但在不表达PrP小鼠身上观测到了一些细微的神经功能变化。不表达PrP的小鼠（PrP-null小鼠）对TSE因子的感染不敏感。