细胞朊蛋白羧基端信号序列部分缺失通过内质网相关降解途径改变蛋白表达的研究

这篇研究揭示了细胞朊蛋白（PrPC）羧基端GPI锚定信号序列（GPI-SS）中7个氨基酸（LIFLIVG）的缺失导致蛋白表达显著降低的分子机制。通过构建基因敲入（KI）小鼠模型和细胞实验，发现突变体PrP（BVPrP248）因内质网（ER）滞留而通过ER相关降解（ERAD）途径被蛋白酶体降解，同时伴随泛素化增强和未折叠蛋白反应（UPR）激活。该研究为朊病毒疾病的治疗策略提供了新思路。

　　

细胞朊蛋白（PrP^C）是一种通过糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定在细胞膜上的糖蛋白，在朊病毒疾病中发挥关键作用。本研究意外构建了表达缺失7个C端氨基酸（249-255位，LIFLIVG）的银行田鼠PrP^C（BVPrP248）的基因敲入小鼠模型KIBVPrP248，发现其PrP^C表达极低且对朊病毒感染具有抵抗力。

分子机制探究显示，在稳定转染的RK13细胞中，BVPrP248蛋白水平仅为完整GPI-SS的BVPrP255的14.3%。深入分析表明：

蛋白合成与修饰异常

BVPrP248仅以非糖基化形式存在，且无法被磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C（PI-PLC）从膜上释放，表明GPI锚定失败。免疫荧光证实BVPrP248滞留于内质网，与分子伴侣Grp78共定位，而BVPrP255则正常定位于质膜脂筏。使用GFP报告系统进一步验证，完整C端信号序列对蛋白正确定位至关重要。

降解途径解析

mRNA稳定性和体外翻译实验排除了转录和翻译水平的调控因素。蛋白酶体抑制剂MG132处理使BVPrP248积累2.2倍，而溶酶体抑制剂bafilomycin A1无显著效果。免疫共沉淀显示BVPrP248泛素化水平较BVPrP255增加15-20倍，证实其通过ERAD途径被蛋白酶体降解。

细胞应激反应

在瞬时过表达系统中，BVPrP248诱导Grp78显著上调，并激活IRE1α和PERK通路，表明未折叠蛋白反应（UPR）被触发。但在稳定转染细胞和KIBVPrP248小鼠中，这种应激反应不明显，提示系统已适应慢性低水平表达。

动物模型验证

KIBVPrP248小鼠脑组织免疫组化显示PrP^C表达显著降低，且主要位于CA1区锥体层的核周区域。与细胞模型一致，脑组织中也检测到高水平的泛素化PrP，但未观察到明显的UPR激活。

该研究首次阐明PrP^C的GPI-SS中特定疏水氨基酸对蛋白成熟的关键作用：其缺失导致ER滞留-泛素化-蛋白酶体降解级联反应。虽然急性过表达会引发ER应激，但慢性低水平表达可被机体耐受，这为通过靶向修饰GPI-SS来干预朊病毒疾病提供了理论依据。相比其他基因治疗策略，这种通过调控蛋白成熟过程而非完全敲除的方法可能具有更好的安全性优势。