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人們對由于基因突變造成蛋白質(zhì)分子中僅僅一個氨基酸殘基的變化就引起疾病的情況已有所了解,即所謂“分子病”,如地中海鐮刀狀紅血球貧血癥就是因為血紅蛋白分子中第六位的*突變成了頡氨酸?,F(xiàn)在則發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的氨基酸序列沒有改變,只是其結(jié)構(gòu)或者說構(gòu)象有所改變也能引起疾病,那就是所謂“構(gòu)象病”,或稱“折疊病”。
大家都知道的瘋牛病,它是由一種稱為Prion的蛋白質(zhì)的感染引起的,這種蛋白質(zhì)也可以感染人而引起神經(jīng)系統(tǒng)疾病。在正常機體中,Prion是正常神經(jīng)活動所需要的蛋白質(zhì),而致病Prion與正常Prion的一級結(jié)構(gòu)*相同,只是空間結(jié)構(gòu)不同。這一疾病的研究涉及到許多生物學(xué)的基本問題。一級結(jié)構(gòu)*相同的蛋白質(zhì)為什么會有不同的空間結(jié)構(gòu),這與Anfinsen原理是否矛盾?顯然這里有蛋白質(zhì)的能量和穩(wěn)定性問題。
從來認為蛋白結(jié)構(gòu)的變化來自于序列的變化,而序列的變化來自于基因的變化,生命信息從核酸傳遞到蛋白。而致病Prion的信息已被諾貝爾獎獲得者普魯辛納證明不是來自基因的變化,致病蛋白Prion導(dǎo)致正常蛋白Prion轉(zhuǎn)變?yōu)橹虏〉恼郫B狀態(tài)是通過蛋白分子間的作用而感染!這種相互作用的本質(zhì)和機制是什么?僅僅改變了折疊狀態(tài)的分子又如何導(dǎo)致嚴重的疾???這些問題都不能用傳統(tǒng)的概念給予滿意的解釋,因此在科學(xué)界引起激烈的爭論,有關(guān)研究的強度和競爭性也隨之大大增強。
由于蛋白質(zhì)折疊異常而造成分子聚集甚至沉淀或不能正常轉(zhuǎn)運到位所引起的疾病還有老年性癡呆癥、囊性纖維病變、家族性高*癥、家族性淀粉樣蛋白癥、某些腫瘤、白內(nèi)障等等。由于分子伴侶在蛋白質(zhì)折疊中至關(guān)重要的作用,分子伴侶本身的突變顯然會引起蛋白質(zhì)折疊異常而引起折疊病。隨著蛋白質(zhì)折疊研究的深入,人們會發(fā)現(xiàn)更多疾病的真正病因和更針對性的治療方法,設(shè)計更有效的藥物?,F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有些小分子可以穿越細胞作為配體與突變蛋白結(jié)合,從而使原已失去作戰(zhàn)能力的突變蛋白逃逸“蛋白質(zhì)質(zhì)量控制系統(tǒng)”而“帶傷作戰(zhàn)”。這種小分子被稱為“藥物分子伴侶”,有希望成為治療“折疊病”的新藥。 新生肽的折疊問題或蛋白質(zhì)折疊問題不僅具有重大的科學(xué)意義,除了上面提到的在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用價值外,在生物工程上具有極大的應(yīng)用價值。基因工程和蛋白工程已經(jīng)逐漸發(fā)展成為產(chǎn)值以數(shù)十億美元計的大產(chǎn)業(yè),進入21世紀后,還將會有更大的發(fā)展。但是當前經(jīng)常遇到的困難,是在簡單的微生物細胞內(nèi)引入異體DNA后所合成的多肽鏈往往不能正確折疊成為有生物活性的蛋白質(zhì)而形成不溶解的包含體或被降解。這一“瓶頸”問題的*解決有待于對新生肽鏈折疊更多的認識。
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