能够传染致病的蛋白质粒子 ppt课件

1、生命科学导论上海交通大学生命科学技术学院第九讲 可以传染致病的蛋白质粒子普列昂2019年度诺贝尔奖生理及医学奖授予普鲁西纳博士( S.B.Prusiner )(美国加州大学旧金山分校医学院)表扬他在研讨和发现一种新的蛋白质性质致病因子(普列昂)中所做的奉献。他是不寻常的诺贝尔奖获得者普鲁西纳1942年5月28日生，1968年获美国宾夕法尼亚大学医学院博士学位。1984年起任加利福尼亚大学神经学、病毒学教授。(1) 诺贝尔生理学及医学奖历来颁发给在学术界已获普遍成认和推崇的突破性的研讨成果。但是，普列昂的研讨，直到颁奖时仍存在着较大的争议。(2) 诺贝尔生理学及医学奖，通常由二至数名科学家共享。

2、一人独揽的例子甚少，为 1987 年来仅有，近 40年中只发生 6 次。一、作为病原物的细菌和病毒二、“病毒引起的疾病三、普列昂的发现四、尚未终了的论争引发传染病的罪魁祸首病源物病源物低等动物血吸虫绕虫原生动物疟原虫睡眠虫变形虫传染病血吸虫病绕虫病疟疾嗜睡病阿米巴痢疾血吸虫的生活史疟原虫的生活史锥虫由昆虫传布, 寄生在人的脑中使病人昏昏睡死真菌霉菌和酵母霉菌白假丝酵母皮肤、指甲真菌感染鹅口疮肺组织胞浆菌病一、作为病原物的细菌和病毒1、细菌是原核生物细菌很小，普通直径为 0.55,大约为动、植物细胞的几百分之一。破伤风痢疾鼠疫脓肿白喉肺炎伤寒淋病龋齿细菌 百日咳风湿病炭疽梅毒结核立克次氏体 斑疹

3、伤寒支原体衣原体病毒类胸膜肺炎沙眼流感、脊髓灰质炎小儿麻木症腮腺炎 肺炎 麻疹天 花 肝炎 狂犬病细侵 菌蚀 附牙 在齿 牙的 齿釉 表质 面而 ，形 产成 生空 酸洞。，金字塔中的雕刻阐明4000年前古埃及已记载有小儿麻痹症病人上述各种病原物的共同特点:它们都是生物。细胞形状生物： 低等动物、 原生动物、真菌、细菌、立克次氏体、衣原体。非细胞形状生物：病毒针尖上的大肠杆菌细菌的细胞没有细胞核，属于原核细胞。细菌的外形可以有很大变化。因此有：球菌、杆菌、葡萄球菌等。原核细胞没有细胞核，但有 DNA，依然是 DNA 分子储存遗传密码。杆菌螺旋菌葡萄球菌用鞭毛泳动的杆菌用一种染色方法革兰氏染色法把

4、细菌区分为两大类：革兰氏阳性菌 G+ 紫色革兰氏阴性菌 G 红/黄金黄色葡萄球菌大肠杆菌2、病毒是非细胞形状微生物没有细胞构造。最简单的病毒只由蛋白质分子和核酸分子组成，称为核衣壳。有些构造复杂的病毒，还有包膜包在核衣壳外面，或者带有一些特殊的酶。烟草花叶病毒腺病毒噬菌体疱疹病毒病毒是活细胞内专性寄生的生物。病毒繁衍复制在寄主细胞内进展。以噬菌体为例：附着识别过程。侵染病毒核酸进入寄主细胞。复制复制病毒核酸，合成病毒外壳蛋白质。组装构成一批子代病毒粒子。裂解寄主细胞破裂，释出病毒粒子。组装附着侵染复制裂解噬菌体 的 生 活 史病毒粒子的直径约0.1 微米100 nm;病毒依然以核酸作为遗传物质

5、;细菌和病毒都符合公认的“中心法那么。DNADNARNA蛋白质中心法那么二、“慢病毒引起的疾病18世纪冰岛羊搔痒病1920s H.Creutzfieldt人C J 病A.Jacob1950s 巴布亚新几内亚 Kuru病Gajdusek1980s英国疯牛病病程很慢，都有神经系统退行性病症;脑部出现淀粉样沉淀，构成海绵状空斑。一名C J 病患者的大脑皮层切片，可以看到脑组织里的海绵状空斑。对这类疾病的研讨，以羊搔痒病为代表，困难很大：发病率病程低慢传染病 / 遗传病 不清楚病因 / 病原物找不到人们只能猜测：有一种“慢病毒在起作用1从发病动物分离出病原物。3再分别出病原物，应和接种的病原物具一样特

6、性。证实病原2再接种到安康物动物，引起同样疾病。的柯赫法那么三、普列昂的发现1、以改良检测方法为突破点目的：分别、纯化病原物、并加以鉴定，每一步都离不开检测方法。第一个提高：把搔痒病从羊转至小鼠发病埋伏期35年45个月第二个提高：检测方法终点滴度检测法：用小鼠作实验资料接种给小鼠150天1530天45个月鼠脑中病原物的滴度最高分别纯化步骤再接种给小鼠出现病症埋伏期检测法: 用仓鼠作实验资料终点滴度检测法(例行的检测方法)12个月60只小鼠埋伏期检测法(改良后的检测方法)70天4只仓鼠总共加快速度100倍2、得到难以公布的实验结果原来预期得到小型病毒。结果，一切实验数据都阐明: 病原物不是小型病

7、毒，不含核酸，而是蛋白质粒子。经过八年努力1974 1982 1982年发表第一篇文章：提出羊搔痒病病原物是一种蛋白质粒子。蛋白质类的感染颗粒Proteinoceous Infectious Particle, Prion普列昂概念的提出，引起轩然大波。许多人问：没有核酸，这个病原物如何增殖？如何复制本身的遗传信息。许多人疑心：能够还是存在核酸，只是未能检测出来。具有挖苦意味的是：最早提出实验证据，证明核酸是遗传信息载体的是 Avery 1942年有关肺炎球菌转化因子的实验。当时，Avery 的报告未能引起多大重视。有人疑心转化因子中起作用的是蛋白质，只是 Avery 未能检测出来。关键在于普

8、利昂能否含有核酸？普鲁西纳回想说：在寻觅核酸上，D.Riesuer 和我所花的功夫比其他任何人都多。3、更深化的研讨，更不测的结果随着研讨的深化，得到更多突破传统观念的结果：1寻觅Prnp基因编码普列昂蛋白PrP的基因，不但在染病动物脑中存在，亦在正常动物脑中找到，而且表达得一样多。看来， PrP 蛋白不是病鼠才有。而且，PrP sc 的出现不是调理基因起作用的结果。PrP c正常小鼠PrP sc得病小鼠分别把 Prnp 基因在正常和染病小鼠中的表达产物称为：2普列昂蛋白PrP c在正常动物脑中的功能是什么？找不到答案。剔除 PrP 基因的遗传工程小鼠PrP%,看不出病症，似乎一切正常，亦能正

9、常生育。3PrP%小鼠作出奉献把染病小鼠的脑提取物接种给PrP% 小鼠，后者不染病。同样的脑提取物，接种给普通小鼠 PrP+/+，后者被染病。看来， PrP c 的存在是染病的必要前提染病小鼠PrP%小鼠脑提取物PrP+/+ 小鼠4对 PrP c 和PrP sc 两种蛋白质做构造分析。都是由 208 个氨基酸残基组成的疏水性很强糖蛋白。氨基酸序列RNA剪辑翻译后修饰均无差别5最后，终于找到差别PrP c 和 PrP sc 在高级构造上有宏大差别PrP cPrP sc螺旋折叠4032154%PrP cPrP c (上) PrP sc(下)6PrP c 和 PrP sc 在高级构造上的差别, 在细

10、胞内的行为和 代谢特征上也反映出来。PrP cPrP sc胞内定位蛋白酶水解细胞外表水解完全胞质内部分水解7综合上面得到的结果，提出一个实际想象：搔痒病的发生是由于 PrP sc 的入侵，把脑细胞中原来就有的 PrP c “带坏，使 PrP c 重新折叠，构成新的高级构造，变成了 PrP sc 。增多的 PrP sc 构成淀粉样斑，呵斥脑细胞破坏，出现空斑。核细胞质搔痒病 PrP正常 PrP转化了的PrP分子(a)搔痒病 PrP的一个分子(红色)和正常的 PrP 分子(褐色)相接触并以某种方式展开而构成搔痒病构型时原有的PrP分子(b)接着，初始和新构成的搔痒病粒子就攻击另外的两个正常的 Pr

11、P分子(c)后者反过来又去攻击其他正常分子，以此方式延续进展下去直至搔痒病 PrP 积累到危害量。什么叫 PrP sc 把 PrP c “带坏？实践上是：蛋白质大分子与蛋白质大分子之间的相互作用。生物大分子之间的相互作用还包括蛋白质核酸之间的相互作用。的识 蛋别 白和 质结合核酸两种大分子蛋白质锌指结构蛋白质锌指构造与DNA的结合糜蛋白酶的高级结构呈桶状有利底物的装入糜蛋白酶芳香族侧链胃蛋白酶带正电荷侧链弹性蛋白酶短链无电荷侧链在催化位点，显示出三种酶蛋白有不同专注性要求底物具不同的侧链。抗体和抗原的识别和结合抗体可变区特异地识别和结合抗原分子。胞外：结合信号分子胞内：推进胞内反响细胞信号传导

12、包含着一系列蛋白质大分子相互作用。结合 G 蛋白的受体(跨膜七次)8蛋白质 / 蛋白质 大分子间相互作用。PrP sc 把 PrP c “带坏。这个根本的实际想象，除了以上述实验为根底，还进一步得到以后实验支持。转染过程用病仓鼠的 PrP sc感染小鼠在小鼠中连续传代后用病小鼠的 PrP sc感染仓鼠在仓鼠中连续传代后仓鼠 PrP sc 感染接受仓鼠 PrP 基因的转发病埋伏期500 天140 天400 天75 天48250天基因小鼠Mo PrP c SHa PrP c9与人有关的几种普列昂病Family Creutzfield-Jakob Disedse( 家族 C J 病 )Gerstmamann-Strussler-ScheinleerSyndrem ( GSS 综合症 )Fatal Familial Insomnis( 家族性致死失眠症 )这些病 都是神经退行性疾病都为显性遗传病发病率都很低如今都找到 PrP 基因突变。基因突变氨基酸序列改动 容易出现 PrP sc 高级构造。疯牛病的 PrP sc 可以使人致病。正在火化病牛以防止“疯牛病的传播四、争论和异议1、不少权威科学家仍持疑心态度。怀疑的中心，能否仅仅普列昂蛋白起病原物作用？能否还有未检出的核酸？2、普鲁西纳正在制药公司资助下，把研讨转向治疗普列昂病药物的开发