海兔CPEB可以形成朊病毒样多聚物，有利于感觉神经元长期易化 总结
朊病毒蛋白至少有两种不同的构象，其中一种构象是显性的并且能够永久自我保持。在此之前，我们从海兔中发现的转录调节物ApCPEB在酵母中显示出朊病毒相类似特性，并且能够稳定活性依赖的突触效能变化。在这里我们发现，外源性ApCPEB在感觉神经表达时，可以形成自我维持 的淀粉样蛋白多聚体，这与朊病毒样蛋白一致。此外，我们发现无论是外源性还是内源性ApCPEB转化为多聚状态时都能被神经递质5-羟胺所增强，并且抗体优先识别ApCPEB多聚物使突触易化持久。这些结果与下面想法相一致：在神经系统中ApCPEB可以作为一种能够自我维持的朊病毒样蛋白存在，因此可能允许活性依赖突触效能变化稳定在很长的一段时间。 前言
在突触中活性依赖的突触效能和数量变化需要合成新的蛋白质。在兴奋从感觉神经元到运动神经元突触的海兔缩腮反射中，局部蛋白质的合成至少需要两种不同的机能：（1）一个或
多个蛋白合成逆行信号从突触向细胞体传递激活转录（2）在激活的突触中合成局部突触标记，稳定后续功能和结构变化。有趣的是，蛋白质合成抑制剂雷帕霉素不干扰逆行信号但只是阻碍突触标记组件的稳定，这种抑制剂阻止突触增长有关的mRNAs的一个子集的翻译。
在海兔突触标记的雷帕霉素敏感组件的研究中，我们先前发现了一种新型的、神经元特异性的胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白（CPEB）即ApCPEB。ApCPEB属于RNA结合蛋白家族，可以结合目标mRNAs阻遏或激活翻译。我们发现需要ApCPEB介导突触蛋白合成的突触易化持续时间并不短暂，但至少持续72小时。ApCPEB 的活性会因为突触的刺激而发生改变，并且活性限制在一个时间段里，就活性的持久性提出以下问题：如何改变ApCPEB活性状态使活性长时间保持？
一个短暂的分子如何产生持久的变化问题的一个可行的解决方案来自于我们先前的研究发现在酵母中ApCPEB有类似朊病毒的特性。朊病毒蛋白是独特的，因为相同的蛋白质可以有两种不同的构象状态，其中一个是显性的并永久自我保持。我们先前的发现，在酵母中像其它朊病毒一样ApCPEB可能存在两种不同的构象状态，其中之一是多聚活跃和显性自
我永存。基于在酵母中ApCPEB具有类似朊病毒的属性，我们提出ApCPEB可以呈现出两种构象状态：单体和多聚。在突触中，ApCPEB是非活性的单体或者作为一种抑制物。突触的活化导致ApCPEB转变为显性、自我维持和积极的多聚状态。这将产生被限制在一组被激活的突触里的能够自我维持突触标记，从而导致活化突触细胞持续的翻译，并且可以维持突触变化。检验这一假设需要实验分析解决以下四个问题：首先，在神经元中ApCPEB具有类似朊病毒自我永存的特性吗？其次，突触的激活会产生类似朊病毒从单体转变为多聚体的调节机制吗？第三，ApCPEB的活性状态是类似朊病毒多聚状态吗？第四， ApCPEB类似朊病毒的状态是维持长期易化所需的吗？
在本篇论文中，我们发现，海兔感觉神经元外生表达和内源性ApCPEB存在两种状态，其中一种就是多聚状态。感觉神经元中外源性多聚体的产生是同型ApCPEB相互作用的结果。外源性多聚体是淀粉样蛋白并能自我维持。在感觉神经元中这些特征与ApCPEB类似朊病毒的特性一致。此外，我们发现内源性和外源性ApCPEB多聚化能够被重复脉冲的5-羟胺所增强，刺激诱导突触活力持续变化。最后，我们发现ApCPEB在多聚状态下是有活性的。一种优先识别多聚状态的抗体选择性抑制感觉神经元突触长期持久易化。这些结果与ApCPEB在自我维持类似朊病毒的多聚状态下作为一种生理功能的想法相一致。
结果
在感觉神经元中，海兔CPEB具有低而稳定的高分子量状态。
海兔CPEB斑点与polyQ蛋白聚集体不同。
斑点的形成是海兔CPEB独特的性质。
海兔木马制作CPEB斑点是蛋白自我聚集的结果。
海兔CPEB是淀粉样状的。
海兔稀土永磁同步电机CPEB是自我维持的。
海兔串口转canCPEB的多聚化由5-羟胺调节。
突触外的海兔CPEB多聚体选择性干扰长期易化的维持。
一种抗体优先识别多聚ApCPEB并阻碍突触易化的持续。
讨论
在感觉神经元中外源性海兔CPEB显示出朊病毒类似蛋白的一些典型性质。
在我们早期研究中认为酵母中ApCPEB的行为与朊病毒类似，并且保持着类似朊病毒状态的生化活性。在更高等的真核细胞蛋白中有类似朊病毒特性，这还是第一个例子，并且还有其潜在的生理功能，它所提出的问题是ApCPEB在神经系统合适的多细胞中的行为与朊病毒是否相似。因此，我们探讨了ApCPEB在海兔感觉神经元中的特性，并且发现它的特性与能够自我维持的朊病毒蛋白一致。首先，当在酵母中，海兔感觉神经元ApCPEB也有两种状态：单体和多聚体。其次，蛋白能通过自我组装完成自身的多聚化。第三，多聚状态的蛋白质有能力招募新的蛋白质，因此它是自我维持的。最后，多聚状态的蛋白质有淀粉样的性质。这些特性观察的其它朊病毒相似，但是单体和多聚体状态之间明显构象变化的直接证据很难获得。
在我们的实验中，测试了过度表达的ApCPEB蛋白类似朊病毒的特性;因此，外源性和内源性的多聚体在自然条件下是否相似的问题产生了。抗体Ab464都能识别内源性高分子量的ApCPEB和体外过度表达形成的ApCPEB斑点，这一发现表明内源性多聚ApCPEB和外源性蛋白形成的斑点有相似的构象。然而，内源性多聚体的大小比感觉神经元中我们观察到
消音工程
的过度表达的ApCPEB更小。我们已经观察到果蝇CPEB类似较小的多聚体Orb2（未发表资料）。其中一种可能性是SDS缓冲液沸腾导致了大的多聚体解离成更小的内源性多聚体。另外一种可能性是类似朊病毒状态的小型低聚物过度表达时生成更大的结构。我们观察到，当我们免疫染刺激或无刺激的感觉神经元时与小的多聚状态一致的只有神经突弥漫性染的ApCPEB。但是我们不能排除是因为过度表达ApCPEB而导致我们在感觉神经中观察到一些类似朊病毒特性的可能性。
海兔瓶嘴CPEB雨棚信号灯有别于已知的朊病毒的特性
类似朊病毒状态的ApCPEB有与能致病的PrP蛋白或非致病但失活的酵母朊病毒明显不同的特性。首先，在海兔感觉神经元中ApCPEB形成大量的多聚体，但这些多聚体对基本的突触功能或神经细胞存活并无有利影响。其次，虽然是间接地，我们的结果表明不像已知的朊病毒是失活的，ApCPEB的多聚状态保持着其生化活性，如有能力结合mRNA。然而，还没有证据表明这是polyA尾巴延长或蛋白质合成的活性部位。第三，在所有已知朊病毒中，朊病毒状态的转换时自发的。相比之下，ApCPEB多聚状态的转换是受生理信号重复脉冲的5-羟胺调节的。最后，能够识别由ApCPEB形成的多聚体的抗体选择性地干扰超过24小时的持久性突触易化。
类似朊病毒的多聚化具有什么优势呢？除了自我维持外，一种简单的可能性是ApCPEB的多聚化会通过增加活动主体的数量使其活动性净增加。如果单体形式的蛋白活动性很弱，多聚单位能够选择性增加其活性。此外，还有可能有其他更有趣的可能性。类似朊病毒的多聚化需要一个显著的构象变化，除了保留原有的活性可能赋予了蛋白质新的活性。
神经元CPEB是一类具有新功能的朊病毒样蛋白质吗？
显然在细胞中并不是所有多聚化蛋白都是朊病毒。在许多情况下，一种蛋白质的多聚化的改变可以应对外部信号，如肌动蛋白聚合。ApCPEB能够形成有淀粉样性质并能自我维持的多聚体。但这些特征足以把ApCPEB归类为朊病毒样蛋白吗？
朊病毒这一术语有两种定义。第一个定义源于有能够导致特殊疾病性质的PrP蛋白PrPSC。朊病毒PrPSC致病最显著的方面之一是能够从消化系统吸收进入循环系统，通过血脑屏障到达中枢神经系统以并在此繁殖。通过这种传染性定义，只有PrPSC蛋白而不是其他蛋白包括酵母或真菌朊病毒可归类为朊病毒。朊病毒的第二个定义是机械的并基于致病蛋白通过自身构象状态诱导非致病蛋白的完成自我繁殖的能力。致病朊病毒的第二种特征更普
遍，体现在大量酵母蛋白和至少一种真菌蛋白。现在我们发现，海兔神经元CPEB被证实能够自我繁殖。朊病毒样蛋白呈现出自我繁殖的构象状态能力，这可能是一种进化保守的分子机制，一个多肽可以产生两种不同的活性状态。至于朊病毒病，PrP蛋白已经获得导致明显传染的附加特征。我们认为，海兔CPEB可能代表一类新的蛋白质，利用一种自我永存的多聚状态创造出一种自我维持改变了的活性状态来应对细胞中特殊的刺激。
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