作者:Bruce Beutler 来源:PNAS 发布时间:2012-8-14 12:33:53
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减少机体铜离子能延缓朊蛋白病发生
 
我们都熟悉朊蛋白病最惊人的化身,“疯牛病”(牛海绵状脑病),“疯牛病”的爆发给全球的牛肉工业制造了极大的危机。我们也大多听过发生在巴布新几内亚一个食人部落的致命疾病Kuru症。这两种疾病都属于朊蛋白病,这种疾病由蛋白异常折叠引起,会导致进程性的神经退化和死亡。
 
目前这一蛋白功能发生故障的确切机制还笼罩在层层迷雾之中,Scripps研究所的科学家在《国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)杂志上发表了新研究,提出减少机体内的铜离子能够延缓朊蛋白病的发生。缺乏铜离子转运基因的小鼠在感染朊蛋白病后,存活得明显比普通小鼠长。
 
“这一结论显示铜离子在朊蛋白病的蛋白错误折叠中具有重要作用,但并不是错误折叠必不可少的元素,”领导该研究的Scripps研究所Michael Oldstone教授说。
  
“多年前我们就已经知道朊蛋白结合铜离子,”文章第一作者Owen Siggs说。“但科学家们不能达成一致的是,这在朊蛋白病中到底是件好事还是件坏事。我们在小鼠中引入了突变将其体内循环的铜离子减少了60%,发现铜离子减少能够延缓朊蛋白病的发生。”
 
“僵尸”蛋白
 
与绝大多数细菌、病毒或者寄生虫感染不同,朊蛋白病始于体内天然蛋白的功能故障。
 
“我们都具有正常版的朊蛋白,而当其转变成异常蛋白时,就会导致慢性神经系统疾病,”Oldstone说。不论是遗传还是受到异常朊蛋白感染,都会致病。异常朊蛋白进入机体后,会使正常朊蛋白也发生这些错误,随后聚集成为大脑和神经系统中的斑块,引发震颤、激动和运动功能障碍,最后无可避免的导致死亡。
 
精密的平衡
 
此前有研究使用螯合类药物研究铜离子在朊蛋白病中的作用,这种药物会除去机体中的金属离子,是一种并不精确的技术。而在这项新研究中应用的是改造后的动物模型。研究人员找到了携带破坏铜离子转运酶ATP7A的突变小鼠。铜离子最匮乏的小鼠在出生前或者刚出生就会死亡,而那些铜离子中度匮乏的小鼠能够正常存活。
 
“铜离子是机体的必要元素,”Siggs说。“与铁、锌等金属离子一样,我们的机体不能产生铜离子,所以要靠食物来摄取。铜离子太少会使相关酶无法工作,而铜离子太多又是有毒的,我们的机体需要维持一个精密的平衡。而我们文中描述的突变会打破这种平衡。”
 
拖住死神的脚步
 
在新研究中,突变小鼠和正常小鼠都被感染小鼠scrapie,这会使小鼠患上与疯牛病类似的海绵状脑病。对照小鼠在160天内就会发病,而缺乏铜离子转运基因的突变小鼠直到180天后才发病。
 
研究发现突变小鼠脑中的异常朊蛋白比对照小鼠少,说明铜离子对于正常朊蛋白异常化的过程有帮助。不过,最终所有的小鼠都死于这一疾病。
 
研究人员们强调这一研究并不提倡将去除铜离子作为治疗手段,至少不能单独使用这种方法。该研究为有助于人们进一步了解铜离子在机体中的作用,并为朊蛋白病的生化研究打下基础。(来源:生物通 叶予)
 
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