内质网应激与蛋白质错误折叠相关疾病的研究进展

蛋白质的错误折叠会导致疾病。错误折叠蛋白质在内质网中滞留和蓄积会触发内质网应激(ERS)和未折叠蛋白反应。既往研究已经证实ERS与蛋白质错误折叠相关疾病有密切联系。本文将阐述ERS以及其在蛋白质错误折叠相关疾病中的研究进展,为临床治疗这类疾病提供新的理论依据。

蛋白质错误折叠相关疾病的多肽药物研究进展

蛋白质和多肽发生错误折叠形成不可溶的淀粉样纤维的过程,与阿尔茨海默病、帕金森病等多种神经退行性疾病密切相关。这些疾病可导致认知能力下降以及运动缺陷等症状。虽然已有多种相关治疗方案处于临床试验中,但目前仍无明确有效的方法可治愈或长期减缓疾病的进展。探寻和研究抑制淀粉样聚集、识别并促进毒性聚集物清除的抑制剂分子是药物研发的重要策略之一。在不同类型的抑制剂中,多肽类抑制剂因具有高特异性、低毒性、多样性,以及修饰后的抗水解稳定性和血脑屏障通透性,有望成为候选药物分子。本文总结了针对阿尔茨海默病相关的Aβ和Tau蛋白以及帕金森病相关的α-synuclein蛋白淀粉样纤维化的多肽抑制剂研究进展。基于淀粉样纤维化核心序列及纤维核心结构进行合理设计,或通过随机筛选,均可获得多肽抑制剂。这些天然和非天然的多肽分子大多具有抑制淀粉样纤维化、解聚成熟纤维和降低细胞毒性的作用,其中一些多肽在退行性疾病动物模型实验中,显示出降低脑损伤和缓解认知及运动障碍的效果。这些研究揭示了多肽作为蛋白质错误折叠和聚集相关疾病药物的特点,为研发一类新的有效药物奠定了基础。

蛋白质的错误折叠与疾病

蛋白质是生物体内一切功能的执行者 .人体内的任何功能 ,从催化化学反应到抵御外来侵略都是蛋白质作用的结果 .蛋白质折叠是生命活动的最基本过程 ,近年发现蛋白质的错误折叠可以导致一些疾病 .蛋白质的错误折叠与疾病的关系已成为分子生物学新的研究前沿 .介绍了细胞内保证蛋白质正常功能的“质量控制”系统 ,重点讨论了翻译后的质量控制。

多因素异常修饰导致体内蛋白质选择性错误折叠和功能丧失的假设

蛋白质异常修饰导致错误折叠的机制目前尚不清楚.提出如下设想:细胞内的蛋白质分子可能发生多种异常修饰,引起蛋白质选择性错误折叠和聚积而导致神经退行性疾病.

蛋白质折叠与淀粉样沉积的产生

蛋白质是生物体内一切功能的执行者,而蛋白质正确折叠则是发挥其生理功能的一个重要前提条件。近年来研究发现,蛋白质的错误折叠可以形成淀粉样沉积进而导致一些疾病的产生。探讨了蛋白质折叠和淀粉样纤维产生的机制。

未折叠蛋白反应及其在生理功能与疾病中的作用

未折叠或错误折叠的蛋白质在内质网(endoplasmic reticulum,ER)中聚集促使细胞做出适应性反应,包括上调位于内质网的各种酶和分子伴侣,这被称为未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)。未折叠蛋白反应存在于所有的真核细胞中,是人们了解最多的细胞器间信号传导系统模型。未折叠蛋白反应信号传导的基本机制最先在酵母中被阐明,在哺乳动物中有类似机制但表现得更为复杂。目前已经知道哺乳动物中有三条途径涉及UPR信号传导,分别是IRE1-XBP1路径,ATF6路径和PERK-elF2α磷酸化-ATF4路径。UPR在细胞生理病理中发挥重要作用。很多疾病如神经退行性疾病、糖尿病与高同型半胱氨酸血症等与蛋白折叠错误及由此引起的UPR有关。这些疾病也被称为错误折叠蛋白疾病。

分子伴侣与错误折叠疾病

近年来研究发现,蛋白质错误折叠可以导致一些疾病。蛋白质错误折叠形成非天然构象,并相互聚集。这些聚集体不仅丧失了原有的蛋白质功能,还对细胞有一定毒性。分子伴侣与错误折叠疾病间的关系正逐渐被了解。分子伴侣可识别并阻止蛋白质的错误折叠,其基因突变会引起一些人类疾病。升高的分子伴侣水平可抑制一些变异蛋白的神经毒性,这将有助于疾病的药物治疗。

蛋白质错误折叠与神经退行性疾病

许多神经退行性疾病的发生是由蛋白质错误折叠引起的,这类疾病被称为蛋白质错误折叠病。蛋白质突变、泛素-蛋白酶和自噬功能的失常与蛋白质错误折叠的发生,异常蓄积和聚集有关。本文综述了蛋白质错误折叠和聚集的机制和神经退行性疾病的有关研究进展。

Prion疾病和“proteinonly”假说

Prion病是指一类由蛋白质错误折叠导致的具有传染性的疾病 .人类的纹状体脊髓变性病、库鲁病、脑软化病 ,和致死的家族性失眠症以及动物的羊瘙痒病和牛海绵状脑炎即疯牛病 ,都是致死性的神经退行性疾病 ,它们都属于传染性海绵状脑炎 ,统称Prion病 .PrPC 是Prion蛋白在细胞内的正常形式 ,PrPSc是其致病形式 .根据“proteinonly”假说 ,PrPC 向PrPSc的转化是致病的关键步骤 .简要介绍了PrP蛋白的结构特征、PrPC 向PrPSc转化的可能机制、影响PrPC 向PrPSc转化的重要因素和PrP在细胞内的生物学过程等方面的研究进展 ,讨论了Prion疾病的诊断和治疗方法 .

热休克蛋白在阿尔茨海默病中的研究

热休克蛋白(heatshockprotein,HSP)是一种重要的分子伴侣,它们参与辅助蛋白质合成、折叠、转运以及定位等过程,并且在协调蛋白质水解、阻止蛋白质错误折叠和聚积方面发挥重要作用。阿尔茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)是最常见的神经退行性疾病,以神经细胞内过度磷酸化的tau蛋白异常聚积形成神经原纤维缠结以及细胞外β淀粉样蛋白(β-amyloid,Aβ)异常折叠形成淀粉样斑为主要病理特征。研究表明HSP不但对tau蛋白的聚积/降解发挥重要作用,并且可抑制Aβ相关的毒性作用。这些研究结果提示了分子伴侣有可能成为AD治疗的新靶点,现对该方面的研究进展进行综述。

α-突触核蛋白的结构生物学研究

α-突触核蛋白(α-synuclein, α-syn)聚集形成纤维状结构,进而形成路易小体(Lewy bodies, LBs)。LBs是帕金森病(Parkinson’s disease, PD)、多系统萎缩(multiple system atrophy, MSA)和路易小体痴呆(dementia with Lewy bodies, DLB)等神经退行性疾病的典型细胞病变特征,也是发病的一个关键环节。近年来,冷冻电镜技术的进步使解析高分辨率α-突触核蛋白原纤维结构成为可能。对α-突触核蛋白不同聚集形态的深入探究,能为理解神经退行性病变的分子机制、α-突触核蛋白毒性形式的性质以及α-突触核蛋白聚集影响的信号途径等提供帮助。本文综述目前已知的不同形态α-突触核蛋白结构,阐述α-突触核蛋白单体、寡聚体和不同聚集形式原纤维的结构特征。α-突触核蛋白寡聚体由于其结构不稳定,目前尚无明确的结构信息。但目前已有多个α-突触核蛋白原纤维结构被解析,包括重组蛋白体外制备的和多系统萎缩(MSA)患者体内分离的原纤维。这些原纤维直径由5 nm的单股原纤维至10 nm的双股原纤维不等。不同的体外制备条件可生成不同构象与聚集形式的α-突触核蛋白原纤维,表现出结构异质性。部分家族性PD相关的α-突触核蛋白突变位点位于原纤丝间的相互作用界面。本文依据α-突触核蛋白原纤维中单体的结构和原纤维的组装形式,对α-突触核蛋白原纤维的结构进行分类归纳,以期为探索针对α-突触核蛋白结构的PD诊断与药物开发提供信息。

多酚化合物对蛋白质构象疾病的抑制作用研究进展

多酚化合物是广泛存在于中草药或植物性食物中的生物活性分子。大量研究表明多酚化合物对蛋白质构象疾病具有防治作用,如可通过疏水作用抑制蛋白质或多肽形成淀粉样纤维或解聚淀粉样纤维,或者通过其抗氧化性降低淀粉样纤维对细胞的氧化损伤。本文综述了近年来中草药或食物来源的天然多酚化合物体外抑制蛋白质或多肽错误折叠和淀粉样纤维形成,以及在动物疾病模型体内的抑制效果及作用机理的研究进展,以期为该类化合物预防和减轻蛋白质构象疾病的应用提供基础参考。

《自然》：一小分子物质可助清除旧蛋白质

美国科学家发现了一种小分子物质，可以帮助人类细胞摆脱阿尔茨海默氏病以及其他神经退行性疾病中存在的错误折叠或损毁的蛋白质。这一研究发表于《自然》杂志（467卷，7312期）上，其成果将有助于开发治疗神经退行性疾病的新药。

Tau蛋白在神经退行性疾病中的作用

蛋白质从核糖体合成以后,细胞需要消耗相当大的时间和能量用于蛋白质的正确折叠,防止错误折叠蛋白在细胞内聚集.然而,在病理情况下,一些蛋白质错误折叠并聚集形成细胞内包涵体或细胞外聚集体,成为某些疾病的典型病理变化.有些蛋白质在合成过程中更易错误折叠和聚集,如果不能被及时识别清除,会导致机体功能异常甚至疾病的发生.尽管细胞内多种因素可提高蛋白质正确折叠的效率,促进错误折叠蛋白质和聚集蛋白质的清除.但在人类和哺乳动物机体中还是存在由于错误折叠和聚集的蛋白质而导致的疾病.在中枢神经系统内,异常蛋白质在神经元内外聚集是多种神经退行性疾病的特征之一.

神经变性构象病及其分子基础

构象病的概念被广泛用于命名与蛋白质的构象异常相关的疾病。随着生命科学的进步,人们对神经变性疾病发病的分子机制有了较好的认识,发现几乎所有的此类疾病,诸如阿尔采末病(AD)、帕金森病(PD)、亨廷顿病(HD)以及朊蛋白病(PrD)等都具有一个共同的特征,即病变细胞中蓄积有大量错误折叠并易于聚合的蛋白质,这符合构象病的特点,所以又派生了神经变性构象病的新概念。近年来,人们在神经变性构象病的蛋白质错误折叠和聚合以及其细胞毒性方面的认识越来越走向深入,这将对寻找有效的治疗方法起到极大的推动作用。

信号转导通路与帕金森病

帕金森病（Parkinson＇s disease,PD）也称震颤麻痹,是发病率仅次于阿尔茨海默病的神经退行性疾病,其主要病理改变是黑质致密部（substantia nigra compacta,SNc）、多巴胺（dopamine,DA）能神经元不可逆的丢失及路易小体（lewy body,LB）的形成[1].PD发病机制与多种因素相关,包括细胞自治性（如线粒体氧化应激、蛋白质聚集等）及非细胞自治性（如蛋白质错误折叠及神经免疫等）[2].目前研究发现,多种信号转导通路亦参与PD发病机制,本文将相关研究给予综述.

阻止病变蛋白转移，治疗神经疾病

研究人员发现，随着年龄增长，越来越多婴儿潮时期出生的人患上了神经退行性疾病，现在他们正全力研究一种潜在的新疗法一阻止脑细胞中错误折叠的蛋白质的转移。