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有研究表明导致淀粉样疾病、prion疾病的细胞毒性成分可能是病因蛋白形成的淀粉样纤维的早期中间体—初原纤维(protofibrils),但对于确切的致病机制目前还不清楚。酵母Saccharomyces cerevisiae的prion蛋白Ure2在体内prion化导致的[URE3]表型,体外可以形成淀粉样纤维,同时由于易操作,相对安全,是研究prion疾病的理想材料。我们的研究就是以Ure2为模型蛋白观察它对如何感染哺乳动物培养细胞并导致细胞毒性的机制从而为研究prion的致病机制建立新的模型。
我们应用硫黄素T(ThT)结合荧光监测和原子力显微镜(AFM)监测Ure2成纤维过程。在四种不同种类的哺乳动物培养细胞上观察不同状态的Ure2-天然态,初原纤维和成熟纤维对细胞的毒性,结果发现:初原纤维的细胞毒性最大,其次是成熟纤维,天然态Ure2没有细胞毒性。应用不同内吞途径抑制剂发现,天然态Ure2、初原纤维和成熟纤维可以通过脂筏和胞膜窖介导的内吞进入细胞,这提示Ure2通过受体介导的内吞进入细胞。我们应用对网格蛋白(clathrin)可以调控表达的鸡淋巴细胞系进一步分析,结果发现clathrin的表达增加Ure2摄入细胞从而提示Ure2通过clathrin介导的内吞进入细胞。在三种状态中只有初原纤维以浓度依赖的关系增加细胞膜的导电性,导致细胞内自由钙浓度增高,诱导细胞凋亡从而产生毒性最终导致细胞死亡。这一结果支持了蛋白聚集体由于错误折叠聚集形成的特殊结构导致细胞毒性从而导致淀粉样疾病的发生的病理机制。同时我们还研究甲醛对Ure2纤维形成的影响,结果表明低浓度甲醛可以促进Ure2纤维的形成。