脂类辅助因子与哺乳动物和非哺乳动物朊蛋白相互作用的比较研究

Prion diseases (PrDs) are a group of infectious neurodegenerative disorders and the misfolding of normal cellular prion protein (PrPC) into abnormal scrapie isoform (PrPSc) is the central pathogenic process. In recent years, accumulating evidences support that lipid facilitating factor is involved in the misfolding of PrPC, while the action mechanism of the lipid facilitating factors remains to be elucidated. The present project aims to combine the theoretical methods and experimental means to investigate from the species difference point view: i) the interacting sites and action mechanism of lipid facilitating factor in the misfolding of mammalian PrPC; ii) wether the preclusion of non-mammals from PrDs arise from the lack of key interacting sites in their PrPC with lipid facilitating factor through exploring the differences between mammalian and non-mammalian PrPC; iii) the rational screening of 3 to 5 potential inhibitors to block the interactions between PrPC and lipid facilitating factors. The results will not only provide important clues to understanding the prion pathogenesis but also have potential implications for drug design of PrDs.

朊病毒病是一类可传染的神经退行性疾病, 其致病因子朊蛋白由正常形式PrPC错误折叠为致病形式PrPSc是该病的致病核心。近年来大量研究表明PrPC的错误折叠与脂类辅助因子的参与有关，但对辅助因子与PrPC的作用位点及具体作用机理等尚无研究。本项目拟采用生物信息学、分子对接、分子动力学模拟等理论手段和实验验证相结合的方法从物种差异角度：i)阐释脂类辅助因子在哺乳动物PrPC错误折叠过程中二者的作用位点及具体的作用模式；ii)通过比较脂类辅助因子与哺乳动物和非哺乳动物PrPC相互作用的差异，探索非哺乳动物PrPC不易发生错误折叠的原因是否与其不存在与脂类作用的位点有关，为合理解释非哺乳动物不患朊病毒病提供依据；iii)针对阻断脂类分子与哺乳动物PrPC的作用设计和筛选出3~5个较好抑制活性的小分子。所得结果不仅对深入理解朊病毒病的致病机理提供重要线索，且将为该类疾病的新型药物设计提供理论指导。

本项目采用生物信息学、分子对接、分子动力学模拟等理论手段和实验验证相结合的方法，系统研究了脂类POPG与哺乳动物鼠PrP、非哺乳动物鸡PrP之间的作用以及对蛋白构象变化影响的差异；取得主要成果包括：i)通过比较脂类POPG与鼠PrP、鸡PrP相互作用的差异，发现脂类POPG与鼠PrP有较强相互作用且对其构象变化影响显著，而POPG与鸡PrP之间作用较弱，且对其PrP构象变化影响不显著，相关结果为合理解释非哺乳动物PrP不易发生错误折叠进而不易患朊病毒病提供理论依据；ii）通过多种方法相互验证，发现了脂类POPG与鼠PrP相互作用的关键区域；iii)针对阻断脂类POPG与鼠PrP的相互作用，利用计算机辅助药物设计方法从天然产物数据库中进行了虚拟筛选，获得了3个具有抑制活性的小分子，并进行了初步活性实验。本项目所得结果不仅对深入理解朊病毒病的致病机理提供重要线索，而且为该类疾病的合理药物设计提供理论指导。