致死性的神经系统退行性疾病朊病毒病(Prion disease),其致病过程与正常态的朊病毒蛋白(Cellular prion protein,PrPe)转变成瘙痒态的阮病毒蛋白(Scrapie prion protein,PrPsc)密切相关。但是,朊病毒病致病的具体分子机制尚不清楚。支持朊病毒病的“唯蛋白”假说的关键证据,在于遗传型朊病毒病与PrP编码基因(Prion protein gene,PRNP)之间的联系。有10-15%的朊病毒病与基因突变相关,目前,人PRNP 上与遗传型朊病毒病相关的突变位点共有40个左右。其中,人朊病毒蛋白(Human prion protein,HuPrP)的G131V突变体被鉴定为格斯特曼综合征(Gerstermann-Straussler-Scheinker syndrome,GSS)的致病突变体。此外,有幸的是,最新研究发现,HuPrP的G127V突变体对克雅式病(Creutzefeldt-Jakob diseases,CJD)以及库鲁病(Kuru)都具有很强的抗病能力。为揭示G131V突变体的致病机理和G127V突变体起保护作用的分子机制,本论文选取全长HuPrP(23-231)和截短的HuPrP(91-231)野生型及其单点突变体G127V和G131V,进行了纤维化和寡聚化倾向研究。实验结果表明,G127V(23-231)与WT(23-231)的纤维化和寡聚化倾向相当,G127V(91-231)的纤维化倾向远小于WT(91-231),但寡聚化倾向却远大于WT(91-231)。G131V突变体减弱了HuPrP的纤维化倾向,增强了HuPrP的寡聚化倾向。同时,我们还发现无规卷曲片段23-90的作用比较复杂:增强了WT和G131V突变体的寡聚化倾向,却减弱了 WT和G131V突变体的纤维化倾向;增强了G127V突变体的纤维化倾向,却减弱了它的寡聚化倾向。其分子机制值得将来深入探讨。此外,我们还比较WT(23-231)、G127V(23-231)、G131V(23-231)、WT(91-231)、G127V(91-231)和G131V(91-231)这六个HuPrP的野生型和突变体的结构特征和热动力学稳定性差异。本课题组利用NMR技术解析了 G127V突变体的溶液结构,与野生型相比,G127V(91-231)的128-131和161-164片段倾向形成伸展结构(Stretch-Strands pattern,SSs),而不能形成p-折叠片。比较G13]V(91-231)与WT(91-231)的1H-15N HSQC谱,发现谱峰移动或展宽较为明显,提示WT(91-231)与G131V(91-231)的空间结构可能差别较大。G127V和G131V突变体与野生型的结构差异,可能是影响构象转变存在差异的重要因素。此外,我们还通过盐酸胍变性和热变性实验,探究了HuPrP的野生型和G127V及G131V突变体的热动力学稳定性,发现G127V和G131V点突变对HuPrP稳定性没有明显影响,而且片段23-90对HuPrP的稳定性的影响也较小。我们据此猜想,朊病毒蛋白的热动力学稳定性与构象转变倾向基本不相关或并非简单相关。本论文的研究结果为深入理解PrP构象转变和PrP致病机理奠定了基础,也为防治朊病毒病、研发抗朊病毒病药物提供了理论依据。