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以計算模型跨域揭示狂牛症普里昂蛋白的複製及感染機轉

2019/08/19 @國際

以計算模型跨域揭示狂牛症普里昂蛋白的複製及感染機轉

  牛海綿狀腦病(Bovine Spongiform Encephalopathy,縮寫BSE)又名狂牛症(mad cow disease),係由一種稱為普利昂(prion)的變性蛋白感染牛隻而引起的神經性病變。一般神經細胞內的正常蛋白質(cellular prion protein,簡稱PrPc)在受到感染後會轉變為感染性變性蛋白質(scrapie prion protein,簡稱PrPSc),受感染的變性蛋白質會令其他正常蛋白質產生結構上的變異,而正常蛋白質在改變構型後即失去原本正常的生理功能。普利昂蛋白自上世紀1982年首次發現至今,便展開許多生化及生理學方面的研究,科學家希望找出普利昂蛋白的有效的感染及複製機制,藉此消除大眾對牛肉產品的食品安全疑慮並杜絕狂牛症傳播。
  普利昂蛋白最早是由美國籍諾貝爾獎得主-史坦利‧布魯希納(Stanley Prusiner)於1982年發表的論文中提到。自從科學家們發現普利昂蛋白後,便試圖以X射線晶體學(X-ray crystallography)、核磁共振等方法,解開普利昂蛋白的構型,然而由於普利昂蛋白的生化特性,導致無法以上述傳統的方式解開確切的蛋白構型,造成藥物開發與後續應用上的阻礙。義大利特倫託大學(University of Trento)的研究團隊根據先前所認知的普利昂蛋白構型為基礎,依近期實驗結果修正新的蛋白模型架構,結合粒子物理學(particle physics)與理論物理學(theoretical physics)等跨域方法,搭配新的計算模型(computational model),推論正常蛋白結構變異的過程與普利昂蛋白的複製機轉,並模擬普利昂變性蛋白可能感染的機制。
  研究團隊表示,上述跨域研究成果可望填補普利昂蛋白未知的感染模式,為新藥開發帶來一線曙光,並可望應用在牛隻養殖產業,根除狂牛症。
  該研究由西班牙經濟部(Ministry of Economy and Competitiveness)、西班牙教育及科學部(Ministry of Education and Science)、義大利泰勒松基金會(Italian Telethon Foundation)等單位資助,相關研究成果已發表在<PLOS Pathogens>。

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