JBC,PLoS ONE两篇文章解析兔朊病毒蛋白

【字体: 时间:2010年10月26日 来源:生物通

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  来自中科院上海药物研究所的研究人员近期接连发表JBC,PLoS ONE文章,阐述了兔朊病毒蛋白的空间结构和动力学特征,这些研究有助于深入理解兔朊病毒蛋白独特的空间结构和动力学性质,从而揭示朊病毒病的分子机制。

  

来自中科院上海药物研究所的研究人员近期接连发表JBC,PLoS ONE文章,阐述了兔朊病毒蛋白的空间结构和动力学特征,这些研究有助于深入理解兔朊病毒蛋白独特的空间结构和动力学性质,从而揭示朊病毒病的分子机制。

兔子是极少数能抵抗传染性海绵状脑病(TSE)的哺乳动物之一。研究表明,兔朊病毒蛋白(PrPC)与大多数哺乳动物的PrPC不同,它不发生PrPC→PrPSc的构象转变,但其分子机制尚不清楚,预期与兔PrPC蛋白的空间结构和动力学特性紧密相关。

近几年来,中科院上海药物研究所林东海课题组利用多维NMR技术,研究了兔PrPC(91-228)及其S173N等多个点突变体蛋白的溶液结构和动力学,发现兔PrPC蛋白具有独特的空间结构和动力学性质。研究人员指出,loop165-172与a3螺旋末端的相互作用以及独特的表面电荷分布,可能是导致兔朊病毒蛋白独特的生物学功能和生化性质的几个主要因素。

这项研究揭示了兔朊病毒蛋白PrPC(91-228)及其S173N,I214V等点突变体蛋白的溶液结构和动力学,文章发表在J. Biol. Chem. (2010, 285: 31682-31693)杂志上。

另外这一研究组还通过比较野生型兔PrPC与其I214V突变体的空间结构和动力学,进一步指出,朊病毒蛋白的表面电荷分布和骨架柔性可能是传染性海绵状脑病(TSE)种间传播屏障的关键因素。这一研究成果公布在PLoS ONE杂志上。

这一研究工作有助于深入理解兔朊病毒蛋白不发生PrPC→PrPSc构象变化,从而不导致朊病毒病的分子机制。

林东海早年毕业于厦门大学,2002年10月入选中国科学院“****”;2003年6月回国,到上海药物研究所工作,组建生物核磁共振实验室,任课题组长、研究员、博士生导师。

林东海研究员具有物理、化学、生物和医学等学科背景。,其研究组的主要研究方向是利用生物核磁共振技术(NMR)开展结构生物学和代谢组学研究:测定多肽、蛋白质及其复合物的溶液结构;研究蛋白质与配体的相互作用;测定蛋白质的动力学;研究重大疾病早期诊断和术后监视新方法、药物作用机制和毒性;发展生物 NMR 新技术、新方法等。

近年来,课题组用多维 NMR 技术测定副睾中特异性表达的 Lipocalin 脂质运输蛋白和β -defensin 抗菌肽、兔 Prion 蛋白及其突变体、泛素化途径相关的蛋白质、信号传导通路相关的蛋白质的溶液结构、动力学及其与配体的相互作用,并用基于 NMR 的代谢组学技术研究肝癌、肾癌、多器官功能障碍综合症等等。

(生物通:万纹)

原文摘要:

Solution Structure and Dynamics of the I214V Mutant of the Rabbit Prion Protein

Abstract
Background: The conformational conversion of the host-derived cellular prion protein (PrPC) into the disease-associated
scrapie isoform (PrPSc) is responsible for the pathogenesis of transmissible spongiform encephalopathies (TSEs). Various
single-point mutations in PrPCs could cause structural changes and thereby distinctly influence the conformational
conversion. Elucidation of the differences between the wild-type rabbit PrPC (RaPrPC) and various mutants would be of
great help to understand the ability of RaPrPC to be resistant to TSE agents.

Methodology/Principal Findings: We determined the solution structure of the I214V mutant of RaPrPC(91–228) and
detected the backbone dynamics of its structured C-terminal domain (121–228). The I214V mutant displays a visible shift ofsurface charge distribution that may have a potential effect on the binding specificity and affinity with other chaperones.The number of hydrogen bonds declines dramatically. Urea-induced transition experiments reveal an obvious decrease in the conformational stability. Furthermore, the NMR dynamics analysis discloses a significant increase in the backbone flexibility on the pico- to nanosecond time scale, indicative of lower energy barrier for structural rearrangement.

Conclusions/Significance: Our results suggest that both the surface charge distribution and the intrinsic backbone
flexibility greatly contribute to species barriers for the transmission of TSEs, and thereby provide valuable hints for
understanding the inability of the conformational conversion for RaPrPC.

作者简介:

林海东

简历:

1984年和1989年于厦门大学物理系获得物理学学士和硕士学位;1993于厦门大学化学系获得物理化学博士学位;1993年-1995年于中科院武汉物理研究所从事核磁共振专业的博士后研究工作;1995年被聘为厦门大学化学系副教授,组建核磁共振实验室,其间任日本科学振兴会JSPS特别研究员,于京都大学化学系从事生物物理研究;1998年-2001年于美国City of Hope National Medical Center生物核磁共振实验室从事结构生物学研究工作;2001年-2003年于香港科技大学生物核磁共振中心从事核磁共振方法学研究;2002年10月入选中国科学院“****”;2003年6月回国,到上海药物研究所工作,组建生物核磁共振实验室,任课题组长、研究员、博士生导师。

研究方向:

主要利用生物核磁共振技术开展结构生物学研究和代谢组学研究


承担科研项目情况:

作为项目负责人主持过4项国家自然科学基金(重点项目1项,面上项目3项)和1项中科院“****”研究基金项目, 作为子课题负责人参与2项科学院创新工程重要方向项目, 目前作为“结构表征”单元平台的负责人参加上海药物所承担的国家“十一五”科技重大专项“重大新药创制”综合新药研究开发技术大平台项目。
 

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