組換えプリオンタンパク質の自己触媒変換は種の障壁を示します

プリオン病の最も非正統的な特徴は、プリオンタンパク質の異常な感染性アイソフォームであるPRP（SC）の存在です。「タンパク質のみの」仮説によれば、PRP（SC）は、基質として通常のアイソフォームであるPRP（C）を使用して、自己触媒的な方法で異常な立体構造を伝播します。自己触媒変換はプリオン複製の重要な要素と見なされるため、この研究では、組換えPRPの異常なアイソフォームへのin vitro変換が自己触媒プロセスの特定の特徴を表示するかどうかをテストしました。組換えヒトPRPは、2つの異なるベータシートリッチアイソフォーム、ベータオリゴマーとアミロイドフィブリルを形成することがわかりました。異なるpH値で測定されたフィブリル形成の速度論は、ベータオリゴマーがフィブリラー型への運動経路上にないモデルと一致していました。電子顕微鏡で判断されたように、長いフィブリルに好まれる酸性pHが、「プリオンロッド」と形態的に類似した短いフィブリルが中性pHで形成されました。ニュートラルなpHでは、フィブリルへの変換に、事前に形成されたフィブリルの小さなアリコートを播種できます。0.001％のAliquotが播種活性を示しました。ヒトPRPの変換は、ヒトの事前に形成されたフィブリルでのみ高い有効性で播種されましたが、マウスPRPではなく、その逆ではありませんでした。これらの研究は、組換えPRPのin vitro変換が自己触媒プロセスの特定の特徴を示し、in vivoで観察されるプリオン伝播の伝達障壁を模倣することを示しています。このモデルは、異なる種間のプリオン伝達の本質的な傾向を評価するための迅速なアッセイとして使用できると推測します。

The most unorthodox feature of the prion disease is the existence of an abnormal infectious isoform of the prion protein, PrP(Sc). According to the "protein-only" hypothesis, PrP(Sc) propagates its abnormal conformation in an autocatalytic manner using the normal isoform, PrP(C), as a substrate. Because autocatalytic conversion is considered a key element of prion replication, in this study I tested whether in vitro conversion of recombinant PrP into abnormal isoform displays specific features of an autocatalytic process. I found that recombinant human PrP formed two distinct beta-sheet rich isoforms, the beta-oligomer and the amyloid fibrils. The kinetics of the fibrils formation measured at different pH values were consistent with a model in which the beta-oligomer was not on the kinetic pathway to the fibrillar form. As judged by electron microscopy, an acidic pH favored to the long fibrils, whereas short fibrils morphologically similar to "prion rods" were formed at neutral pH. At neutral pH the conversion to the fibrils can be seeded with small aliquots of preformed fibrils. As small as 0.001% aliquot displayed seeding activity. The conversion of human PrP was seeded with high efficacy only with the preformed fibrils of human but not mouse PrP and vice versa. These studies illustrate that in vitro conversion of recombinant PrP displays specific features of an autocatalytic process and mimics the transmission barrier of prion propagation observed in vivo. I speculate that this model can be used as a rapid assay for assessing the intrinsic propensities of prion transmission between different species.