控制朊病毒形成的关键元件

霍华德休斯医学研究所的研究人员最近在一种酵母蛋白中鉴别出能够控制蛋白向朊病毒转化的小区域。

生物通报道：霍华德修休斯医学研究所的研究人员最近在酵母的一种蛋白中鉴别出能够控制该蛋白向朊病毒转化的小区域。酵母朊病毒理论上与哺乳动物朊病毒相似，后者因为引起人类致命性脑损伤疾病Creutzfeldt-Jakob和动物疯羊病、风牛病而臭名昭著。

弄清这个过程有助于揭开朊病毒的神秘行为。朊病毒的形状随着该区域结构的变化而变化。Tessier说：“我们已经了解了一些关于朊病毒形成不同毒株以及它们建立、跨越物种间屏障的基本问题。”

第一个朊病毒由上世纪80年代早期分离出来，它们是可以以自身结构为模版的蛋白，因此同一类型的朊病毒拥有同样的形状。在朊病毒状态，这些蛋白聚集成amyloid块，引发Creutzfeldt-Jakob等人类疾病。蛋白到朊病毒状态的转化在细胞粘附、皮肤色素沉淀、适应环境压力甚至长期记忆等正常生物学功能中也扮演重要角色。

Lindquist十几年来一直关注酿酒酵母中的Sup35朊病毒。Sup35正常情况下辅助调节从DNA流向核糖体的信息。当Sup35转变为朊病毒后，活性下降，改变了酵母的DNA表达和生物学功能。

Sup35的两个部分控制其到朊病毒的转变：位于中间的M区和位于一端的N区，目前这两个区域的功能和相互作用仍然是未知的。为了探测朊病毒形成的机制，Tessier和Lindquist采用了一种新技术：将均约20个氨基酸长度的M区和N区的片段附着在玻璃片上，每两个肽段之间有6个残基重叠在一起，使该蛋白的136个不同片段固定在玻璃片上。

接下来，他们将玻璃片上的肽段溶解在含有荧光标记的非朊病毒状态的Sup35蛋白。可溶性蛋白只是聚集在很少一部分肽段上，而这些肽段与之前发现的在assembled fibers中蛋白-蛋白相互作用的两个区域M区段和N区段一致。

他们将聚集在肽段上的蛋白剥离下来，在电镜下观察，结果发现淀粉状朊蛋白的纤维特征。尽管Tessier和Lindquist不知道朊病毒聚集的细节过程，他们推测是特定肽段引起蛋白采取朊病毒形状。他们还用新方法检测了假丝酵母（Candida albicans，8亿年前与酿酒酵母分离）中的Sup35蛋白，结果发现酿酒酵母相应蛋白也有两个控制朊病毒形成的区域，说明操作朊病毒的同一机制在多细胞生物出现之前既已存在。“之前我们推测团病毒负责一个重要的生物学功能，”Lindquist说，“于我而言，这项发现说明这些功能的确被进化所选择，用于增强自我永生。”

为了检测朊病毒适应不同环境和跨物种间屏障的能力，Tessier和Lindquist利用的嵌合蛋白含有酿酒酵母和假丝酵母相应的活性片段。嵌合蛋白在某一温度下与酿酒酵母的肽段相互作用，另一温度下与假丝酵母的肽段相互作用。另外，蛋白活性区中特定氨基酸改变会使蛋白变为另一种形状。

这项发现说明环境可使一个物种的朊病毒在另一个物种中致病。如果一个朊病毒的活性元件可以引起另一个物种中相应蛋白改变为朊病毒状态，朊病毒便可以感染两个物种。

Tessier和Lindquist在文章中指出他们的技术适用于高通量药物筛选。朊病毒活性区域的肽段可用于寻找操作朊病毒的成分。（生物通 小粥）