揭示朊蛋白生理形式的重要功能 促神经突生长

邓文龙

揭示朊蛋白生理形式的重要功能

来源：生物谷 2016-10-29 23:30

2016年10月29日/生物谷BIOON/--两项新的研究揭示出朊蛋白（prion,PrP）---朊蛋白的非致病形式（即生理形式）---的生理功能的重要细节，其中朊蛋白的致病形式导致“疯牛病”等几种疾病。根据这些新的发现，朊蛋白的生理形式发挥着促进神经突（neurite）生长的重要功能。这两项研究相辅相成：一项发表在Journal of Cell Science期刊上的研究提供总体概述，而另一项发表在Journal of Biological Chemistry期刊上的研究着重关注这个过程中的一个特定阶段，并且对它进行史无前例完整地和详细地描述。

朊蛋白有两种显著不同的形式：它的致病性形式（PrPSC），导致严重性的难易治愈的神经退行性疾病如牛所患的“疯牛病”和人所患的克-雅氏病（creutzfeldt-jakob syndrome）；它的生理形式（PrPC）在大脑中发挥着一种关键性的功能。然而，它的积极作用在此之前从没有被人阐明过。在意大利国际高等研究学院（SISSA）教授Giuseppe Legname的合作下，这两项新的研究最终详细地描述了朊蛋白刺激和指导神经突生长的生化过程。神经突是在神经信号传导中发挥着非常重要作用的神经膜投射（轴突和树突）。

第一项发表在Journal of Cell Science期刊上的研究是一项广泛而又详尽的研究。“在这项研究中，我们采用一种新技术，从而允许近距离地观察PrPC和生长中的神经突之间的相互作用。”这种方法是由SISSA研究员Dan Cojoc开发的，涉及将PrP插入到微囊泡中，随后在光学镊子的辅助下，微囊泡被放置在海马神经元的生长锥附近。生长锥是神经突形成的神经膜中的“活性”部分。一旦定位好，在短时间的强烈的紫外线作用下，这些微囊泡就被打开，从而在生长锥附近释放蛋白。

Legname解释道，“通过使用这种高精度技术，我们能够观察到这种生长锥如何对低浓度的朊蛋白作出反应。在这些实验中，PrPC的存在触发神经突快速生长，并且将生长锥重新定位到朊蛋白浓度最高的区域。在随后的实验中，我们也观察到当PrPC附着到到细胞膜而不是游离的和溶解于胞外体液中，它作为一种受体，结合到其他的游离的朊蛋白上，从而能够参与不同的生化过程。”

当一种分子选择性地与其他的相同的分子相互作用时，这种相互作用就被称作“同类分子间结合（homophilic）”。Legname继续说道，“在这项研究中，我们也发现正是这些同类分子间结合指导神经突生长过程，而且是通过被称作神经细胞黏附分子（NCAM）的特异性分子的介导下实现的。”

着重关注这种相互作用

发表在Journal of Biological Chemistry期刊上的第二项研究探究了这一过程的最后一步。Legname解释道，“通过与来自卢布尔雅那核磁共振中心的Janez Plavec团队合作，我们对PrPC和NCAM之间的相互作用进行结构分析”。之前是SISSA学生和研究员如今在位于法国格勒诺布尔的欧洲同步加速放射设备中心任职的Gabriele Giachin解释道，“我们观察到NCAM紧密地结合到朊蛋白的氨基端。”PrPC事实上是由两个结构域组成的：一个紧密折叠的部分，就本身的性质而言，不会与其他的分子相互作用；一个非结构化的游离部分，即氨基端，它是这个分子的活性区。Giachin继续说道，“我们的观察结果表明NCAM通过与PrPC相互作用---特异性地结合到它的非结构化部分---促进神经突生长。”

Legname认为这些发现并不只是增加我们对PrPC的生理作用的了解：“鉴于我们更多地了解这种朊蛋白的正常作用机制，我们就有更多的线索来帮助我们理解当这个过程被破坏和PrPC的病理作用被触发时会发生什么。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：
1.The N Terminus of the Prion Protein Mediates Functional Interactions with the Neuronal Cell Adhesion Molecule (NCAM) Fibronectin Domain
Journal of Biological Chemistry, doi:10.1074/jbc.M116.743435

2.Characterization of prion protein function by focal neurite stimulation
Journal of Cell Science, doi:10.1242/jcs.183137

3. Two studies describe the function of PrPc, the 'good' alter ego of prions

http://www.jbc.org/content/291/42/21857

http://jcs.biologists.org/content/129/20/3878

http://news.bioon.com/article/6691877.html



延伸阅读：
Cel：朊蛋白也能够传递有益性状 助存活 益后代 贴DN折叠：
http://www.kaseisyoji.com/viewth ... &extra=page%3D1

相关阅读： http://news.bioon.com/article/6691877.html
Cell：改写朊蛋白含义！朊蛋白也能够传递有益性状
NRR：朊蛋白可引起海绵状脑病和神经退行性变
Nature：科学家发现朊蛋白的柔性尾部可毒害大脑细胞
Cancer Res：陈佺等发现朊蛋白可调控癌症转移（朊蛋白促癌转移）
Journal of Neuroscience：研究首次证实朊蛋白也有助人大脑发育
Nat Commun：朊蛋白在人的学习与记忆中发挥着作用
PNAS：辅助因子参与朊蛋白粒子的聚集
Appl. Environ. Microb.：世界首次证实臭氧能够杀死朊蛋白
Nature：朊蛋白对野生酵母存活和进化起关键作用