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TUhjnbcbe - 2023/4/15 18:29:00

网上流行这样一句调侃,“不怕神一样的对手,就怕猪一样的队友”。而在生命科学领域,还真存在此类“猪队友”,让这句调侃变得十分严肃,它就是生物界*王——朊病*。

一、生物界*王

严格来说,朊病*算不上传统定义的“病*”,因为不具备自我复制和传染性的核酸物质(或称基因),它仅仅只是蛋白质家族的一个异类。我们知道,蛋白质是一切生命的物质基础。对人类而言,尽管蛋白质家族也存在其他一些具有*性成员,但对现有科学技术并不构成实质性挑战。朊病*的出现,彻底打破这一宁静。

图源《Science》

年诺贝尔生理医学奖获得者斯坦利·普鲁辛纳经过多年研究,将朊病*诸多棘手问题呈现在人们面前。这类仅有数十个蛋白质分子构成的蛋白颗粒,对物理、化学、生物等多种灭活手段均表现出惊人的抗性。

它可以忍耐℃高温仍保持活性;对紫外照射、电离辐射、超声杀活等都有相当耐受能力;对甲醛、羟胺等化学试剂也有极强抗性;核酸酶对它无计可施;甚至强力溶解酶蛋白酶K也难以彻底灭活;更令人头疼的是,朊病*自身就是蛋白质,与人体正常的PrPc蛋白在一级结构(氨基酸序列)上没有差别,免疫系统无法识别并免疫。

朊病*可以像幽灵一般侵入人体而不被察觉,在经长达1年之久的潜伏后,可致库鲁病(Kuru)、克雅氏病(CJD)、阿尔茨海默症(AD)、格斯特曼综合症(GSS)、致死性家族失眠症(FFI)等多种病症的发生。

此外,朊病*亦可以变异体形式感染其他高等哺乳动物,有报告记录的就多达二十多种,如疯牛病、僵尸鹿、羊瘙痒症、水貂脑软化、猫海绵状脑病等。

朊病*引发的疾病及病灶

拥有幽灵之身,从细菌到高等动物均可感染,感染力强且难以灭活。因而,朊病*“病*之王”称号并非浪得虚名。

二、朊病*真身

顾名思义,很多人会误将“朊病*”理解成某一种特定品种病*,实则不然。“朊”,本意就是“蛋白质”。故而,朊病*其实是一类能侵染宿主并实现自我复制的小分子“无免疫性疏水蛋白质”统称。

病*类群

在人体神经系统中富集一种糖蛋白PrPc(俗称朊蛋白),它可穿透细胞膜并锚定在内质网膜光面侧,作为受体和配体结合传递细胞内外信号。如果PrPc蛋白异常,势必影响神经控制系统,继而出现易怒、妄想、痴呆、共济失调、非自主狂笑等神经性病症。PrPc蛋白在淋巴细胞、胃上皮细胞、心脏、肾脏、肌肉等非神经系统也有广泛分布,并参与其他相关作用。

PrPc蛋白分子量约33~35kDa(千道尔顿),分N端和C端两部分。N端是由22个氨基酸残基组成的肽链(信号肽),C端则是成熟蛋白的一级序列,含一对二硫键、两个N型复合寡糖链和一个GPI锚受体结合点。人的PrPc原始蛋白为肽(氨基酸残基),PrPc成熟蛋白(C端)则为肽。

当PrPc蛋白受其他因素发生变性,原蛋白活性丧失,C端可刺进内质网膜光面,N端则刺入内质网膜另一面(细胞液一面),并且不断积累,阻挡细胞膜内外信号传递,从而出现病变。

朊病*蛋白质分子PrPsc,与PrPc蛋白分子存在完全相同的氨基酸序列。但氨基酸序列并不能体现蛋白质特性,它需要进一步折叠(二级平面结构),再构象出三维空间结构(三级和四级结构)。二级折叠通常有四种形式,即α螺旋、β折叠(又称β片层)、β弯曲(又称β转角或凸起)和无规则卷曲。

在部分资料中,有提到存在“介于规则和无规则中间态”的第五种二级结构——“Ω-环”,和三种超二级结构α-α、β-β和β-α-β,在此不做拓展。

蛋白质四种二级结构

α螺旋的能量态最低,氨基酸残基排列最紧密,故而该结构形态最稳定,也是天然蛋白质分子最常见的二级结构。其次是β折叠,该结构下肽键平面呈锯齿状,氢键与长轴垂直,在蛋白质构象表达中常用“↑↓”箭头体现。

传统研究认为,蛋白质一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构。高级结构的折叠(简称构象),能在微秒量级时间内瞬间完成,且每一种蛋白质都有自己唯一构象。然而,PrPsc分子结构的差异化则起始于二级结构,这当中,β折叠占据了主导地位,与以α螺旋占主导地位的PrPc分子刚好相反。

在蛋白质的一级结构唯一决定三维构象问题上,朊病*为此撕开一道裂口。但是蛋白质折叠机理尚有很长的路要走,这一裂口似乎并没有引起多大重视,人们更多

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