朊病毒分子生物学发展及其本质特征.ppt

朊病毒分子生物学发展及其本质特征 05级生物技术专业一班车宏轩 一 朊病毒 virino 的发现人和哺乳动物的亚急性海绵样脑病的致病本质 一直是神经生物学和分子病毒学领域研究的热点 研究发现疯牛病 BSE 羊痒病 SC 及人的纹状体脊髓变性病 CJD 脑软化病 GSS 库鲁病 kuru 致死性家族失眠症 FFI 等均属于这种蛋白粒子病类 可导致神经元进行性退化变性 胶质细胞增生及细胞内朊病毒的自身累积等 英国自1985年发现疯牛病到1996年 已确诊有16142头牛患病 数以万计的牛被扑杀 焚烧 处理 使英国蒙受巨大的经济损失 同时欧洲其它国家如丹麦 法国 爱尔兰共和国等也有疯牛病发生 特别是英国连续出现12个青年患新型克雅氏病 newvariantcreutzfeldt JakobDiseasenvCJD 人们怀疑该病是食用患疯牛病的牛肉引起的 在欧洲引起了极大的恐慌 疯牛病已成为欧洲严重的经济和政治问题 患疯牛病的牛脑切片 疯牛病肆虐 病羊神经组织的海绵状损伤 病人大脑组织切片 左 海绵状病变及周围的沉淀斑 右 淀粉样蛋白沉淀 病人大脑组织切片 左 海绵状病变及周围的沉淀斑 右 淀粉样蛋白沉淀 人和动物朊病毒病的共同特点 1 潜伏期长 2 病理学特点 1 神经原 神经轴索 星状细胞 树枝细胞呈进行性空泡化 2 神经胶质增生 3 细胞外淀粉样变性蛋白沉积 形成光镜下可见的病理学特征 羊搔痒病相关纤丝 CJD表现为淀粉样蛋白斑 人的朊病毒病 1 传染型朊病毒病 如库鲁病 该病主要局限在巴布亚新几内亚的Fore族人群中发生 2 遗传型朊病毒病 家族性CJD FFI和GSS 属于生殖细胞突变形成的 3 散发型朊病毒病 包括大多数CJD和部分GSS 可能与体细胞突变或朊病毒蛋白 prionprotein PrP 的自发性构型改变有关 而牛朊病毒传染人造成的CJD也属于这一类 确定致病因子的过程 为了探究这种致病原的性质 研究人员检测了羊搔痒病病脑匀浆对动物的致病能力 发现感染因子可以通过滤器 有点象病毒 但与病毒不同 用福尔马林处理不能使之完全失活 1966年 英国放射生物学家Alper发现 这种物质对254nm的紫外线照射不敏感 而对237nm的紫外线敏感 1972年 由于Prusiner的一位病人死于克雅氏病 促使他开始研究这类疾病 经过10年努力 Prusiner与其同事终于在1982年从仓鼠脑中浓缩了羊搔痒病病原成分 是一种直径25nm长约100 200nm其浓缩成分的活性可被蛋白酶K 二乙酰焦碳酸 尿素 酚和SDS等失活的蛋白质 但不能被核酸酶E或紫外线照射破坏 所以Prusiner称之为Prion 意为蛋白性感染颗粒 Proteinaceousinfectiousparticle 这个成份中只含一种蛋白质 称为朊病毒蛋白 prionprotein PrP 并命名为朊病毒 Virino 二 朊病毒致病机理简介 朊病毒蛋白及其构型转变 PrPc PrPsc PrPsc在N端切割可以产生PrP27 30 这种分子是一种蛋白酶抗性蛋白 能够聚集成为棒状淀粉样蛋白 二级结构出现 转换 PrPc 螺旋含量达到42 片层仅占3 PrPsc 螺旋含量降到30 片层达到45 PrP27 30 螺旋含量则仅为21 而 片层达到54 片层含量的增加可能是聚合成淀粉样原纤维的最直接原因 PrP基因与朊病毒蛋白的合成 PrP基因及其编码产物 朊病毒蛋白形成过程 朊病毒的复制 朊病毒的复制模式 A 传染型和散发型的朊病毒复制模式 B 遗传型的朊病毒复制模式 PrPSc的增殖 Prion的结构模型 左PrPc 右PrPSc 朊病毒的核磁共振图谱 分子生物学的中心法则 DNA RNA Protein 三 疯牛病研究与分子生物学的发展 朊病毒的来源 关于朊病毒来源问题许多学者提出不同的说法朊病毒一直存在于世界 只不过是人类才发现它而已朊病毒是因为在129位编码缬氨酸或甲硫氨酸位置发生突变朊病毒来源于宇宙 是因为牛误食了沾有朊病毒的草而使其传播 图中H1 H4附近有13个突变 对于朊病毒的个人理解 朊病毒是一种化学性质特异的酶 朊病毒与酶化学性质对比 朊病毒酶化学本质蛋白质蛋白质分子量27000 30000分子量13700 1000000朊病毒可被尿素 苯酚等使酶失活的试剂失活朊病毒不易被蛋白酶催化分解 朊病毒作用对象与酶存在范围对比 目前发现的朊病毒疾病发现疯牛病 BSE 羊痒病 SC 及人的纹状体脊髓变性病 CJD 脑软化病 GSS 库鲁病 kuru 致死性家族失眠症 FFI 最近在猫的体内也发现朊病毒导致的疾病我们不难发现朊病毒的宿主全部是哺乳类动物 而且是体温恒定在37摄氏度左右的哺乳类动物 这使我们不由联想到许多酶的最适温度与其十分相似 对于朊病毒致病机理的重新认识 对于朊病毒致病机理的总结 朊病毒致病机理就是结构异化的酶作用机理相同 只不过它是将脑结构蛋白异化成与自身结构相同的蛋白质 从而实现自身复制以及将宿主致病的目的 朊病毒的特殊化学性质 与朊病毒所不同的是 酶在高温情况下会发生失活的现象 此过程是不可逆的 而朊病毒在高温的情况下只会出现活性下降的现象