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1、Our team:Our team: 概述概述概述概述 蛋白质结构，稳定性与进化能力之间的关系蛋白质结构，稳定性与进化能力之间的关系蛋白质结构，稳定性与进化能力之间的关系蛋白质结构，稳定性与进化能力之间的关系 蛋白质构象病分类蛋白质构象病分类蛋白质构象病分类蛋白质构象病分类 常见蛋白质构象病常见蛋白质构象病常见蛋白质构象病常见蛋白质构象病 蛋白质构象病相关因素蛋白质构象病相关因素蛋白质构象病相关因素蛋白质构象病相关因素 触发蛋白质构象疾病的相关机制及评估触发蛋白质构象疾病的相关机制及评估触发蛋白质构象疾病的相关机制及评估触发蛋白质构象疾病的相关机制及评估 蛋白质空间构象的异常变化会引起疾病的发
2、生，蛋白质空间构象的异常变化会引起疾病的发生，由此形成了蛋白质构象病（由此形成了蛋白质构象病（protein conformational protein conformational diseasesdiseases，PCDPCD）这一新概念。）这一新概念。 构象病做为一类疾病的概念，是由英国剑桥大学构象病做为一类疾病的概念，是由英国剑桥大学构象病做为一类疾病的概念，是由英国剑桥大学构象病做为一类疾病的概念，是由英国剑桥大学的的的的CarreilCarreil 等在等在等在等在1996199719961997年问首先提出并系统描述年问首先提出并系统描述年问首先提出并系统描述年问首先提出并系统
3、描述的。迄今已经发现有的。迄今已经发现有的。迄今已经发现有的。迄今已经发现有2020多种疾病是由蛋白质错误折叠多种疾病是由蛋白质错误折叠多种疾病是由蛋白质错误折叠多种疾病是由蛋白质错误折叠引起的。引起的。引起的。引起的。 PCDPCD是由于组织中特定的蛋白质发生了构象变化，是由于组织中特定的蛋白质发生了构象变化，进而聚集并产生沉淀，最终出现组织器官的病理性改进而聚集并产生沉淀，最终出现组织器官的病理性改变的一组疾病。变的一组疾病。A A：紧密包装，高度有序。：紧密包装，高度有序。：紧密包装，高度有序。：紧密包装，高度有序。B B：松散包装的蛋白质：松散包装的蛋白质：松散包装的蛋白质：松散包装的
4、蛋白质C C：完全无序的蛋白质：完全无序的蛋白质：完全无序的蛋白质：完全无序的蛋白质蛋白质结构、稳蛋白质结构、稳蛋白质结构、稳蛋白质结构、稳定性与进化能力定性与进化能力定性与进化能力定性与进化能力之间的关系之间的关系之间的关系之间的关系蛋白质结构与功能动态蛋白质结构与功能动态蛋白质结构与功能动态蛋白质结构与功能动态变化的特性与蛋白质进变化的特性与蛋白质进变化的特性与蛋白质进变化的特性与蛋白质进化之间的关系化之间的关系化之间的关系化之间的关系 原始蛋白质进化过程假想示意图原始蛋白质进化过程假想示意图原始蛋白质进化过程假想示意图原始蛋白质进化过程假想示意图A A：从：从：从：从PiPi、PjPj等
5、所有蛋白质中，蛋白质的构象与功能等所有蛋白质中，蛋白质的构象与功能等所有蛋白质中，蛋白质的构象与功能等所有蛋白质中，蛋白质的构象与功能经过构象筛选过程得到了共进化经过构象筛选过程得到了共进化经过构象筛选过程得到了共进化经过构象筛选过程得到了共进化B B：进化中间体理论。从最初的完全无序或仅有部分：进化中间体理论。从最初的完全无序或仅有部分：进化中间体理论。从最初的完全无序或仅有部分：进化中间体理论。从最初的完全无序或仅有部分折叠结构的蛋白质进化成高度折叠的蛋白质可以经由折叠结构的蛋白质进化成高度折叠的蛋白质可以经由折叠结构的蛋白质进化成高度折叠的蛋白质可以经由折叠结构的蛋白质进化成高度折叠的蛋
6、白质可以经由两条途径：二级结构途径和三级结构途径两条途径：二级结构途径和三级结构途径两条途径：二级结构途径和三级结构途径两条途径：二级结构途径和三级结构途径蛋白质构象病分类蛋白质构象病分类蛋白质构象病分类蛋白质构象病分类 慢性炎症疾病慢性炎症疾病 甲状腺素运载蛋白甲状腺素运载蛋白 老年系统性淀粉样老年系统性淀粉样变性变性 家族性淀粉样变性家族性淀粉样变性神经障碍神经障碍 家族性心脏淀粉样家族性心脏淀粉样变性变性 22微球蛋白微球蛋白 血液透析淀粉样变血液透析淀粉样变性性 前列腺淀粉样变性前列腺淀粉样变性 载脂蛋白载脂蛋白A- A- 家族性淀粉样变性家族性淀粉样变性多发性神经病多发性神经病 家族
7、性血管淀粉样家族性血管淀粉样变性变性 CystatinCystatin C C 遗传性（冰岛）脑遗传性（冰岛）脑血管病血管病 溶菌酶溶菌酶 家族性血管淀粉样家族性血管淀粉样变性变性 胰岛淀粉样多肽胰岛淀粉样多肽 2 2型糖尿病型糖尿病 这类疾病包括：这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病亨廷顿舞蹈病亨廷顿舞蹈病疯牛病疯牛病囊性纤维病变白内障某些肿瘤等常见蛋白质构象病常见蛋白质构象病老年痴呆症老年痴呆症帕金森病1.传染性海绵状脑病传染性海绵状脑病( TSEs )传染性海绵状脑病又称朊蛋白病或朊粒病是传染性海绵状脑病又称朊蛋白病或朊粒病是由传染性蛋白质致病因子由传染性蛋白质致病因子朊蛋白或朊粒朊蛋白或朊
8、粒(PrP) 引起的一类致死性的神经系统退行性疾病，引起的一类致死性的神经系统退行性疾病，传染性强，死亡率高，包括人类的传染性强，死亡率高，包括人类的库鲁病、库鲁病、克克-雅病雅病，牛的海绵状脑病，牛的海绵状脑病( 即即疯牛病疯牛病) 和羊和羊的瘙痒病。的瘙痒病。 朊病毒示意图库鲁病：本病是最早被库鲁病：本病是最早被研究的人类朊毒体病。研究的人类朊毒体病。疯牛病：疯牛病：行为反行为反常，烦躁不安，常，烦躁不安，步态不稳，经常步态不稳，经常乱踢以至摔倒、乱踢以至摔倒、抽搐。抽搐。克克雅病：本病是雅病：本病是最常见的人类朊毒最常见的人类朊毒体病。体病。 共同病理特征是中枢神经系统中有神经元共同病理
9、特征是中枢神经系统中有神经元空泡形成和异常的抗蛋白酶空泡形成和异常的抗蛋白酶K的朊蛋白聚集。的朊蛋白聚集。Pr Pc与与Pr Psc由同一基因编码，氨基酸顺序相同由同一基因编码，氨基酸顺序相同但构象不同但构象不同。Pr Pc以以螺旋结构为主，螺旋结构为主， 折叠折叠仅占仅占3。Pr Ps e中中一折叠占一折叠占43，易于聚集，易于聚集，形成具有细胞毒性的高分子量的不溶性复合物形成具有细胞毒性的高分子量的不溶性复合物沉积而引起病变沉积而引起病变 。健康小鼠的外周神经是正常的（左），而缺失朊蛋白的小鼠则会发生脱髓鞘（右） 2.阿尔茨海默病阿尔茨海默病 ( Alzheimer disease) 阿尔
10、茨海默病是一种进行阿尔茨海默病是一种进行性发展的致死性神经退行性发展的致死性神经退行性疾病，性疾病，AD是导致老年是导致老年人痴呆的最主要原因。人痴呆的最主要原因。治疗：治疗： 智力训练智力训练 精神调养精神调养 体育锻炼体育锻炼 起居饮食起居饮食 药物：药物：1.改善胆碱神经传递药物改善胆碱神经传递药物 2.改善脑血液循环和脑细胞改善脑血液循环和脑细胞代谢的药物代谢的药物 老年痴呆斑 神经丝缠结显微病理基础主要为两个方面：一是显微病理基础主要为两个方面：一是神经斑神经斑，另一是另一是神经纤维缠结神经纤维缠结。阿尔茨海默病患者体。阿尔茨海默病患者体内特别是脑内的内特别是脑内的淀粉样蛋白淀粉样蛋
11、白浓度显著升高，浓度显著升高，特别是特别是42个氨基酸残基的片段不成比例的含个氨基酸残基的片段不成比例的含量升高，量升高， 折叠增加，故易于积聚而形成淀折叠增加，故易于积聚而形成淀粉样斑块。神经纤维缠结主要由高度磷酸化粉样斑块。神经纤维缠结主要由高度磷酸化的微管相关的的微管相关的Tau蛋白蛋白异常折叠聚集而成。异常折叠聚集而成。3.3.亨廷亨廷顿氏舞蹈症氏舞蹈症HuntingtonsDiseaseHuntingtonsDisease） 亨廷顿病是一种迟发的神经变性疾病，其亨廷顿病是一种迟发的神经变性疾病，其特征是运动功能失调。亨廷顿病的发生是由特征是运动功能失调。亨廷顿病的发生是由hunfin
12、gtinhunfingtin蛋白蛋白( (HttHtt) )的的N N一末端的多聚谷氨酰一末端的多聚谷氨酰胺序列的延长引起的。胺序列的延长引起的。 延长延长Htt氨基末端的谷氨酰胺序氨基末端的谷氨酰胺序 列长度可使列长度可使Htt构象转化成以构象转化成以折折叠为主，多聚谷氨酰胺发生交联，溶解度降叠为主，多聚谷氨酰胺发生交联，溶解度降低，最后在胞质中形成聚合体或在核内形成低，最后在胞质中形成聚合体或在核内形成包涵体包涵体。Htt聚集体具细胞毒性，可封闭转录聚集体具细胞毒性，可封闭转录因子，抑制泛素因子，抑制泛素蛋白酶体系统，导致神经蛋白酶体系统，导致神经元死亡。元死亡。蛋白质构象病相关因素蛋白质
13、构象病相关因素1 基因型相关性基因型相关性 目前已知的构象病大多目前已知的构象病大多数与染色体、基因变异有关。如数与染色体、基因变异有关。如D0wn氏氏综合征系综合征系21号染色体三倍体畸形。号染色体三倍体畸形。2 相关蛋白质相关蛋白质 已发现早老蛋白已发现早老蛋白1(PS.1)及及淀粉样前体蛋白淀粉样前体蛋白(-APP)的变异与早的变异与早老型老型AD密切相关，载脂蛋白密切相关，载脂蛋白E（apoE）基因的出现则是晚发型基因的出现则是晚发型AD的危险因素。的危险因素。3 化学修饰化学修饰 tau蛋白超磷酸化是导致蛋白超磷酸化是导致AD形成的重要原因。形成的重要原因。tau蛋白质的超磷酸化蛋白
14、质的超磷酸化不仅降低与微管的结合而且自身聚合成不仅降低与微管的结合而且自身聚合成稳定的双螺旋丝稳定的双螺旋丝(PHF) ，从而增强了抵，从而增强了抵抗需钙蛋白酶的作用。抗需钙蛋白酶的作用。 4 酶与生长因子酶与生长因子 蛋白激酶与蛋白磷酸化酶的平衡蛋白激酶与蛋白磷酸化酶的平衡对对tau蛋白是否发生磷酸化至关重要。在中枢神经蛋白是否发生磷酸化至关重要。在中枢神经系统，转化生长因子系统，转化生长因子 (TGF),可能间接促进或可能间接促进或介导介导tau蛋白质的沉积。蛋白质的沉积。 5 温度温度 感染性发热，体温由生理性感染性发热，体温由生理性37 上升到上升到4041 ，使变异，使变异抗胰蛋白酶
15、分子内环一片层抗胰蛋白酶分子内环一片层多聚化快速形成。多聚化快速形成。 导致蛋白质病变的氨基酸残基多位于一些被导致蛋白质病变的氨基酸残基多位于一些被称为称为开关区开关区的段肽内，蛋白质中的病变敏感区域可的段肽内，蛋白质中的病变敏感区域可由理论迅速标定。由理论迅速标定。 综合考虑影响蛋白质进化的突变、结构、力学综合考虑影响蛋白质进化的突变、结构、力学属性等诸多因素，将构成蛋白质的短肽归纳为两大属性等诸多因素，将构成蛋白质的短肽归纳为两大类别。类别。一类以螺旋为标志性结构，另一类以一类以螺旋为标志性结构，另一类以折叠折叠为标志性结构为标志性结构。在正常的蛋白结构中，某一短肽只。在正常的蛋白结构中，某一短肽只属于两大类中的一种。其属于两大类中的一种。其处于另一类别的几率给出处于另一类别的几率给出了该段短肽出发致病性结构改变的能力了该段短肽出发致病性结构改变的能力。触发蛋白质构象疾病的相关机制及评估触发蛋白质构象疾病的相关机制及评估
