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一种致命的、具有传染性的人类大脑蛋白首次在实验室中被制造出来

tj发表于2018-06-12 10:37:20
来源:sciencealert

 

朊病毒是一种可怕的蛋白质,它导致了一系列破坏性的、传染性的脑部疾病。科学家们首次在实验室中合成了一种人造的人类朊病毒。但是这项研究的成果并没有引发某种僵尸大流行,反而可以帮助开发治疗朊病毒疾病的方法。凯斯西储医学院的神经学家Jiri G. Safar说:“这项成就是一个分水岭。”

“到目前为止,我们对大脑中朊病毒的理解还很有限。能够在试管中产生合成的人类朊病毒,就像我们所做的那样,将使我们对朊病毒的结构和复制有更丰富的了解。一旦研究人员了解了朊病毒的这些方面,他们就能更好地开发出能够延缓大脑中这些蛋白质的药物,从而阻止其毁灭性的扩散。朊蛋白是一种出错的蛋白质,以不正常的方式折叠。当它们与大脑中的正常蛋白质结合时,它们也会导致这些蛋白质异常折叠;这种层叠效应会产生微小的孔,把大脑变成海绵。

这种无法阻止的脑损伤导致痴呆和身体控制的丧失,最终导致死亡。就像我们看到的疯牛病一样,它也可以在其他动物和人类之间传播。朊病毒疾病是罕见的——在美国每年只有大约300例病例报告——但它们通常进展迅速,目前无法治愈,这是一种特别可怕的疾病。

在过去,研究人员已经成功地设计了啮齿类朊病毒,但根据对人类的实验,这些朊病毒对人类没有传染性。虽然在研究老鼠和仓鼠朊病毒疾病的细节方面已经取得了一些成功,但这些致命的蛋白质是如何在人类中发生的,在结构和复制机制上都是不同的。这就是为什么到目前为止,人类朊病毒错误折叠仍是个谜——最近治疗朊病毒疾病的治疗试验失败表明,在动物模型中起作用的东西并不总是对人类起作用。在这项最新的研究中,科学家们使用了一种在大肠杆菌中表达的转基因人类朊病毒蛋白,并成功地合成了一种“具有高度破坏性”的人类朊病毒。他们在表达人类朊病毒蛋白的转基因小鼠中进行了检测,并观察到神经功能障碍,其中一种神经病提示了一种新的、特别有毒的人类朊病毒株。

在这一过程中,他们发现一种被称为神经节苷脂GM1的细胞分子,它有助于调节细胞与细胞的信号传导,有助于引发感染复制和朊病毒疾病的传播。这一发现意味着他们可能开发出一种抑制这种分子的药物,阻止朊病毒疾病的传播。他们还发现,仅仅存在错误折叠的蛋白质并不是引起朊病毒疾病严重程度的原因。相反,朊病毒结构的氨基酸链有特殊的变化,它决定了它复制的速度,它的传染性,以及它的大脑结构。萨法尔解释说:“我们的发现在结构层面上解释了新的人类朊病毒的出现,并为理解看似细微的折叠错误的蛋白质结构差异和修饰如何影响它们的传递性、细胞靶向性以及在人类中的表现提供了基础。”

人工制造的朊病毒新菌株听起来很可怕,但这项研究可能是通过发现辅助因子帮助治疗朊病毒疾病以及开发阻断它们的治疗方法的大胆新步骤。

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