朊毒體

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朊毒體 Prion Diseases (TSEs)
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微觀的“洞”是在受朊病毒影響的組織切片的特性,導致組織中發展“海綿狀”的結構。
ICD-10 A81.
ICD-9 046

朊毒體英语Prion,发音为 /ˈpriː.ɒn/),又譯為朊病毒普里朊蛋白质感染因子蛋白侵染子朊病素普列昂普利子普昂蛋白普恩蛋白普利恩蛋白等,是一類僅由蛋白質構成感染性物质,不含核酸,可自我複製,被归类为亞病毒因子

朊毒体与普通蛋白质不同,经120 ~ 130℃加热4小时,紫外线,离子照射,甲醛消毒,并不能把这种传染因子杀灭,对蛋白酶有抗性[1],但不能抵抗蛋白质强变性剂,如:苯酚尿酸[2]

朊毒体会引发哺乳动物的传染性海绵状脑病,包括羊搔痒症疯牛病克雅二氏病库鲁病。该毒体被摄入后会破坏组织结构,最终导致患者死亡,目前不可医治。

名稱[编辑]

英语中的 "Prion" 來自proteinaceous infectious agent,为蛋白質感染因子之意。中文中的“朊”为蛋白质的旧称。

历史[编辑]

在朊毒体发现之前,科学家认为传染病的病原体都是微生物,都有可复制的核酸,如细菌病毒、真菌、原生动物等。1960年,Tikvah Alper和John Stanley Griffith提出了感染性海绵状脑病可能是由于只由蛋白质组成的感染因子所导致的。[3][4]但并未得到重视。

1982年,美国加州大學舊金山分校史坦利·布魯希納(Stanley B. Prusiner)将感染的羊脑样品中的细菌、病毒、细胞组分等都去除掉之后,发现余下的蛋白质仍然有感染性,他提出这种蛋白质就是该病的病原,并称其为普里朊蛋白。“prion”这个词是来自于“proteinaceous infectious”(蛋白质感染)的衍生词(-on后缀是借用自病毒体——viron)。当时有许多质疑者认为传染源于蛋白质中残留的病毒,但他们重复的实验证实了斯坦利的结论。斯坦利后续的研究表明朊毒体和PrPC蛋白有相同的一级结构(氨基酸序列),但三级结构(构象)不同,打破了之前人们认为的“蛋白质的一级结构决定高级结构”(一条序列一种结构)的定律。斯坦利因为对朊毒体的研究而获得了1997年的諾貝爾生理學或醫學獎[5]

机理[编辑]

朊毒体的研究尚有许多未知领域,目前被普遍接受的理论如下:朊毒体和神经细胞细胞膜上的PrPC蛋白质(具体功能还不了解)有相同的一级结构——氨基酸序列,但他们的三级结构——折叠方式不同。朊毒体蛋白被吃下去之后不被消化,同时因为他和体内的蛋白质有相同的一级结构,也不会被免疫系统清除,于是积累下来。该蛋白与体内的正常蛋白接触时,会诱导其转化为朊毒体蛋白(详细机理尚不情况),该蛋白不能被酶分解,于是在脑部形成斑块,最终导致中枢神经细胞死亡,脑组织被破坏。根据脑部受破坏的区域不同,发病的症状也不同,如果感染小脑,则会引起运动机能的损害,导致共济失调;如果感染大脑皮层,则会引起語言、记忆力及行為能力的下降。变异性克雅氏病的致死率较高。[5]

朊毒体直接与受感染的组织接触时感染性很强。例如,人们可能会因为注射直接来源于人类脑下垂体生长激素而感染Creutzfeldt-Jakob疾病或克雅二氏病,或通过脑部外科手术的仪器传染(朊毒体可以幸存于通常为外科器械消毒的高压灭菌器)。通常也认为,食用受感染的动物可以通过积累缓慢地引起疾病,特别是可以引起朊毒体在世代间积累的同类相食或类似的行为,例如太平洋一个小岛上发生的库鲁病。而疯牛病的病因源于用动物骨粉做饲料,如果死去的动物体内含有朊毒体,因为该毒体无法通过常见的消毒手段清除,会通过饲料传染给健康的牛。[5]

最近的研究发现朊毒体虽然没有遗传物质,但是在生物体内会进化得更加致命。[6]

朊毒體疾病[编辑]

在研究室中,人们研究了牛脑组织上的微小“洞”

朊毒体导致神经退行性疾病,由淀粉样蛋白聚集在中枢神经系统的细胞外,形成扰乱正常组织结构的斑块。其他组织学改变包括星形胶质细胞增生和炎症反应的情况下产生的海绵状结构在组织上形成微小的“洞”。朊毒体疾病的潜伏期一般是相当长,但是一旦出现不适症状,病情进展迅速,导致脑损伤和死亡。症状包括神经症状,抽搐,痴呆,共济失调(平衡和协调功能障碍),行为或人格改变。 所有已知的朊毒体疾病,统称为感染性海綿狀腦病(TSES),是无法治愈的。进食或在饲料中加入患朊毒體疾病动物的肉或内脏,可使动物感染。人类朊毒体病的传染途径包括:与病牛的接触,进食疯牛肉,医源性传染,还有大约有15%的患者为家族遗传。[1] [7] [8] [9]

動物[编辑]

人類[编辑]

  • 克罗伊茨费尔特-雅各布氏症简称克雅二氏病
    • 散发性克雅氏病(Sporadic Creutzfeldt–Jakob disease, spCJD)
    • 传统克雅氏病(Classical Creutzfeldt - Jakob disease, cCJD)
    • 感染性克雅氏病
      • 库鲁病
      • 医源性克雅氏病(Iatrogenic Creutzfeldt–Jakob disease, iCJD)
      • 变异克雅氏病(New Variant Creutzfeldt–Jakob disease, nvCJD)
      • 傳播性家族失眠症(Sporadic fatal insomnia, SFI)
    • 家族或遗传性克雅氏病
      • 家族性克雅氏病(Familial Creutzfeldt–Jakob disease, fCJD)
      • 杰茨曼-斯脱司勒-史茵克综合征(Gerstmann-Sträussler-Scheinker syndrome, GSS)
      • 致死性家族失眠症

朊毒体的其他研究成果[编辑]

通过对朊毒体的研究,科学家发现了一些具有β片层结构的多肽具有自聚集的性质,可以自聚集形成纤维,为纳米材料提供了新的研究思路。多肽的β片层之间可以形成氢键,将一个一个多肽单体按照特定的结构连接在一起,形成纤维。世界上许多实验室正在人工合成一些可以自聚集形成纤维的多肽,希望能够控制纤维的生长,找到新的功能材料。

并不是所有的朊毒体都是危险的,事实上,它们存在于很多植物和动物中。正因为如此,科学家认为这些变形的蛋白质一定为它们的宿主带来了一些好处。这个假设在对一种特定的藓类植物进行研究的时候被证实。正常情况下,当一个地方的藓与另一个地方的藓长得足够它们的外层细胞相接触时,病毒会从一个受感染的藓的部分传播到另一个没有受感染的藓的部分。但是,朊毒体似乎会绕到被感染的藓的边缘部分。这可以引起藓边缘部分的细胞死亡,从而形成一个屏障,阻止病毒穿过,从而避免受到感染。

1965年,研究人员在布赖恩·科克斯(Brian Cox)的指导下,发现了一种奇怪的遗传,他们把它称为[PSI+]因子([PSI+] element)。1994年,里德·维克尼(Reed Wickner)提出假说,认为[PSI+]和另一个遗传因子都是朊毒体。很快人们就注意到热休克蛋白(heat shock proteins,可以帮助其它蛋白质正确折叠的蛋白质)可以减少[PSI+]的影响。研究人员的研究显示出了氨基酸序列如何帮助PSI蛋白质(Sup35p)在朊毒体和非朊毒体状态间转化。这个研究使得Susan Lindquist认为,朊毒体转换在某种情况可能是有利的,使得它们在进化中得以保留。

有人[谁?]推测朊毒体与细胞分化有关,他们能够刺激幹细胞的功能分化(例如形成肌肉细胞和血细胞)。

參考文獻[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 http://www.infectcma.org.cn/news.php?cate=175522&id=7474 朊毒体及海绵状脑病的研究进展
  2. ^ http://www.jysls.com/thread-555860-1-1.html 普里朊感染
  3. ^ Alper T, Cramp W, Haig D, Clarke M. Does the agent of scrapie replicate without nucleic acid?. Nature. 1967, 214 (5090): 764–6. doi:10.1038/214764a0. PMID 4963878. 
  4. ^ Griffith J. Self-replication and scrapie. Nature. 1967, 215 (5105): 1043–4. doi:10.1038/2151043a0. PMID 4964084. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 L.G.Wade Jr. Organic Chemistry, 8th Edition. PEARSON. 2013: 第1194–1195頁. 
  6. ^ http://science.solidot.org/science/10/01/12/0458217.shtml 没有DNA的朊毒体也会进化
  7. ^ 90. Prions. ICTVdB Index of Viruses. U.S. National Institutes of Health website. 2002-02-14 [2010-02-28]. 
  8. ^ Hussein MF, Al-Mufarrej SI. Prion Diseases: A Review; II. Prion Diseases in Man and Animals (PDF). Scientific Journal of King Faisal University (Basic and Applied Sciences). 2004, 5 (2): 139 [2010-02-28]. 
  9. ^ BSE proteins may cause fatal insomnia.. BBC News. 1999-05-28 [2010-02-28]. 

外部連結[编辑]