以電子自旋共振光譜及冷凍電子顯微鏡探討普利昂蛋白生成的類澱粉纖維之結構

Abstract

普利昂疾病是一類致命且具傳染性的神經退化性疾病，其臨床上的症狀包含失智、肌肉抽搐、共濟失調…等等。其發生的原因主要為普利昂蛋白質之二級結構由α結構轉變為β結構，形成類澱粉纖維堆積，造成腦部神經細胞死亡，因此，普利昂疾病是由蛋白質錯誤折疊引起的疾病。一種自發性普利昂疾病有基因序列突變會產生截短的普利昂蛋白，這種截短的普利昂蛋白可在接近生理條件之緩衝液內形成類澱粉纖維。 本論文中我們研究小鼠普利昂蛋白mPrP(23-144)產生的類澱粉纖維結構，我們選擇了五個位點並將它們單獨突變為 Cys 以進行自旋標記，兩種含 Cys 的蛋白質用 MTSSL 標記以獲得自旋標記的蛋白質，接著我們使用mPrP(23-144)形成的類澱粉纖維作為晶種去誘使各突變蛋白形成類澱粉纖維，最後再以電子自旋光譜ESR來解析類澱粉纖維中自旋標記之間的交互作用，探討mPrP(23-144)形成之類澱粉纖維的結構特性。實驗結果發現，113號殘基不在類澱粉纖維的cross-β結構中。此外，本研究中亦使用冷凍電子顯微鏡之技術，嘗試解析倉鼠普利昂胜肽haPrP(108-144)形成的類澱粉纖維的結構，我們成功得到高品質的電子顯微鏡影像，並且以單粒子分析之方式，進行類澱粉纖維之三維結構重組，已獲得解析度2.72 Å的三維結構。