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「火灾手动报警按钮」朊病毒是一种蛋白质病毒,一种不含核酸的病毒

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    朊病毒就是蛋白质病毒,是只有蛋白质而没有核酸的病毒。

    朊病毒又称蛋白质侵染因子(又称毒阮)。朊病毒是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。朊病毒是一类能引起哺乳动物和人的中枢神经系统病变的传染性的病变因子,朊病毒与常规病毒一样,有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性,但它比已知的最小的常规病毒还小得多(约30~50nm)。电镜下观察不到病毒粒子的结构,且不呈现免疫效应,不诱发干扰素产生,也不受干扰作用。朊病毒对人类最大的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变,最终不治而亡。因此世界卫生组织将朊病毒病和艾滋病并立为世纪之交危害人体健康的顽疾。大小只有30一50纳米,电镜下见不到病毒粒子的结构;经负染后才见到聚集而成的棒状体,其大小约为10~250x100~200纳米。通过研究还发现,朊病毒对多种因素的灭活作用表现出惊人的抗性。对物理因素,如紫外线照射、电离辐射、超声波以及80~100℃高温,均有相当的耐受能力。对化学试剂与生化试剂,如甲醛、羟胺、核酸酶类等表现出强抗性。能抵抗蛋白酶K的消化。在生物学特性上,朊病毒能造成慢病毒性感染而不表现出免疫原性,巨噬细胞能降低甚至灭活朊病毒的感染性,但使用免疫学技术又不能检测出有特异性抗体存在,不诱发干扰素的产生,也不受干扰素作用。总体上说,凡能使蛋白质消化、变性、修饰而失活的方法,均可能使朊病毒失活;凡能作用于核酸并使之失活的方法,均不能导致朊病毒失活。由此可见,朊病毒本质上是具有感染性的蛋白质。普鲁辛纳将此种蛋白质单体称为朊病毒蛋白(PrP)。

    朊病毒已经超出了经典病毒学的生物学概念,研究表明,蛋白质在特定条件下发生突变或构型上的变化,由良性变为恶性,即变为具有传染性的蛋白质颗粒,这一观点向传统观点提出了强有力的挑战。由朊病毒引起的疾病近年来不断被发现并相继被确认,不论在人群中还是在动物群中的发病率在全球范围内呈上升趋势,因而对朊病毒的研究不仅有重大的理论意义,同时还有迫切的现实意义。它的理论意义在于开辟了生物医学研究的一个新领域,要求细胞生物学、分子生物学、分子遗传学、蛋白质化学、分子病毒学、神经病理学等多学科的紧密合作来回答朊病毒带来的一系列问题;它的现实意义在于发展准确可靠的诊断技术,全面监测、检测朊病毒病,特别是做到对疯牛病和医源性感染的早期预防。朊毒体似乎在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的生长激素而感染Creutzfeldt-Jakob疾病或变异性克雅氏病(nvCJD),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。虽然这种风险没有被证明,但是现代农场不接受给反刍动物喂养反刍动物蛋白质粉末就是一个警惕。

    朊毒体没有引起免疫系统察觉的原因是,它们的「安全形式」从个体出生的一刻起就存在于体内。「危险」朊毒体与之的差别只是它们的折叠结构有差别。朊毒体通过不断聚合,形成自聚集纤维,然后在中枢神经细胞中堆积,最终破坏神经细胞。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,则会引起记忆下降。变异性克雅氏病的致死率较高。 除上文提到的几种由朊病毒引起的疾病均发生在动物身上外,人的朊病毒病已发现有4种:库鲁病(Ku-rmm)、克——雅氏综合症(CJD)、格斯特曼综合症(GSS)及致死性家庭性失眠症(FFI)。临床变化都局限于人和动物的中枢神经系统。病理研究表明,随着阮病毒的侵入、复制,在神经元树突和细胞本身,尤其是小脑星状细胞和树枝状细胞内发生进行性空泡化,星状细胞胶质增生,灰质中出现海绵状病变。朊病毒病属慢病毒性感染,皆以潜伏期长,病程缓慢,进行性脑功能紊乱,无缓解康复,终至死亡为特征。

火灾手动报警按钮

火灾手动报警按钮(网络配图 侵删)

  朊病毒

  对于人类而言,朊病毒病的传染有两种方式。其一为遗传性的,即人家族性朊病毒传染;其二为医源性的,如角膜移植、脑电图电极的植入、不慎使用污染的外科器械以及注射取自人垂体的生长激素等。至于人和动物问是否有传染,目前尚无定论。但有消息说,英国已有两位拥有“疯牛病”牛的农场主死于克—雅氏综合症,预示着人和动物间有相互传染的可能性,这有待于科学家的进一步研究证实

  美国Lindguist领导的一个科研小组首次实验证实了朊病毒能自行复制的直接证据。prusiner设想朊病毒是以自身为模板来改变正常朊病毒病毒蛋白的构象,从而产生致病性而实现增殖的。Lindguist等用重组方法使一种酵母朊病毒的决定区与大鼠糖皮质激素受体融合,然后将之导人酵母细胞,并对其进行荧光标记。结果发现朊病毒决定区使后一蛋白变成了朊病毒。这种重组的新朊病毒具有一些与酵母朊病毒相同的特性。注人酵母后,可使酵母朊病毒也出现类似朊病毒的构象改变,当细胞分裂时,每个新细胞都含有构象类似朊病毒的酵母蛋白。如果将此重组朊病毒的朊病毒决定区去除,可使上述过程逆转。朊病毒就像儿童拼插玩具一样,是由一些可互相拼接拆卸的区域组成。这一实验结果不仅直接证明朊病毒可自行复制而且也证明确实是朊病毒自身而不是其它分子导致海绵状脑病。

  朊病毒蛋白有两种构象:正常型(PrPc)和致病型(PrPsc),二者是异构体,由同一染色体基因PRNP编码,其氨基酸序列完全一致,两者的分子量均为33~35KD,根本差别在于它们构象上的差异。

  复制机理:致病型(PrPsc)蛋白,可以作为“种子”,诱发正常型(PrPc)蛋白转变为致病型。

   几年前,疯牛病肆虐欧陆,朊病毒成为肆虐的元凶,一时为大家所关注,但朊病毒到底是什么?到底它的出现是否对遗传学上的“中心法则”构成了挑战呢?

    我们先从1982年普鲁宰纳提出的朊病毒致病的“蛋白质构象致病假说”说起,以后魏斯曼等人对其逐步完善。其要点如下:①朊病毒蛋白有两种构象:细胞型(正常型PrPc)和搔痒型(致病型PrPsc)。两者的主要区别在于其空间构象上的差异。PrPc仅存在α螺旋,而PrPsc有多个β折叠存在,后者溶解度低,且抗蛋白酶解;②Prpsc可胁迫PrPc转化为Prpsc,实现自我复制,并产生病理效应;③基因突变可导致细胞型PrPc中的α螺旋结构不稳定,至一定量时产生自发性转化,β片层增加,最终变为Prpsc型,并通过多米诺效应倍增致病。

    从这一假说我们可以知道:1、朊病毒是蛋白质,没有通常我们认为是遗传物质的DNA、RNA等成分;2、与朊病毒相对应的是具有正常功能的蛋白质,即朊病毒是正常功能的蛋白质空间结构变异所形成。

    由于朊病毒并没有属于自己的遗传信息,那么它遗传信息的必然来源于他的“宿主”的细胞核。因此,朊病毒其实是“宿主”自身的遗传信息编码所形成的。编码朊病毒的遗传信息,至少在细胞核的染色体基因中是相同的,只是在多肽链形成后,还要经过一系列的修饰过程,一种可能是这些修饰过程中的一些过程出现错误,导致正常的蛋白质空间结构变异为异常的结构。第二种可能是这一修饰过程也没有出现错误,而是在正常的蛋白质形成后,由于外界因素导致了正常蛋白质的变异,使之成为所谓的“朊病毒”。

    所以我们可以把“朊病毒”定义为动物(包括人类)细胞在正常的蛋白质的生成过程中,或正常的蛋白质生成后,由于某一异常因素,而导致了蛋白质空间结构变异所形成的!

    由以上定义,我们继续讨论朊病毒的传染性。据05年《细胞》杂志所刊登的美国科学家的结论,利用少量的“朊病毒”分子,可以将大量的正常的蛋白质变为“朊病毒”,即少量变异的蛋白质分子可以将正常构型的蛋白质变为变异的分子。这以结果解释了为什么少量“朊病毒”能够导致机体的功能丧失。“朊病毒”在一动物个体内可以导致疾病的发作,但是在个体之间,它还能传播么?在动物和人之间它能突破种间限制么?

    从“朊病毒”的本质来看,即它是空间构型改变的正常蛋白质,是正常蛋白质变性所致;我们就能知道,除非用人工注射等方法,朊病毒不可能在个体间传播,也不可能在人与动物间传播。如果从食用角度来看,由朊病毒致死的动物的肉制品含有朊病毒,在这些变性蛋白质进入人体后,它要完好的穿越消化系统各种蛋白质分解酶的作用,然后进入血液系统,进入同样含有它的正常构型的蛋白质的组织内,才能形成“朊病毒”的传播,导致疾病的爆发。可以看出,这一传播途径非常的艰难,很难形成大量的传播和爆发。

    从疯牛病爆发的一些案例来看,每一次的爆发都仅有少数几头病牛,并没有大规模的在某一地区爆发。这可以支持以上的结论。

    我们再从另一方面来讨论“朊病毒”的成因,把它定义为变性的蛋白质后,我们就开始考虑是什么导致了这一蛋白质的变性?导致蛋白质的变性的因素有:化学方法:强酸、强碱、重金属盐、尿素、乙醇、丙酮等;物理方法有加热、紫外线照射、剧烈振荡等。

    在动物细胞体内,细胞的内环境和胞内环境环境的改变都可能导致朊病毒的形成,我们可以考虑的因素主要是一些化学因素:内环境和细胞液pH质的变化,某些有机化合物的形成如丙酮等,重金属离子的存在,以及一些多肽链修饰过程中的变化等。可以说能够导致蛋白质在活体细胞内变性的因素很多,可能是某一因素起作用,也可能是诸多因素共同的作用结果。

    动物体内的蛋白质种类非常的多,功能也有很大的差别,每一种蛋白质的变性都会导致其原有功能的丧失或减弱。目前发现的由朊病毒导致的疾病并不多,如:人类中的库鲁病(Ku-rmm)、克——雅氏综合症(CJD)、格斯特曼综合症(GSS)及致死性家庭性失眠症(FFI),动物中的水貂脑软化病,羊搔症,马鹿和鹿的慢性消瘦病(萎缩病),猫的海绵状脑病。我们可以发现这些疾病大部分都是神经系统和肌肉组织的损坏造成的。因此,我们可以推测,正是由于神经系统的脆弱性,其某一蛋白质组织的变性就可以造成整个系统很大的损坏,从而导致疾病的发生。

    朊病毒作为一种变性的蛋白质,不仅仅是以上导致疾病的几种,应当还会有大量的变性蛋白质存在与动物体内的不同组织内,只不过是由于这些组织的受损不会导致大的机体功能损坏,或由于机体的修复功能能够对付这些变性蛋白质,从而使得他们没有表现出疾病症状,难以被发现。

  杜赛克等曾将库鲁病死者脑组织制成无菌、无原虫的悬浮液,注入黑猩猩的颅腔,20个月时,黑猩猩发病,其症状与人相似,提示病原体不是细菌或原虫。60年代,英国放射生物学家阿普(T.Alper)将羊搔痒症致病组织用会导致核酸失活的放射线辐射,发现处理过的致病组织仍有传染性,提出羊搔痒症的病因可能是不含核酸的蛋白质,但这样的观点有悖于“核酸为中心”的观念,因而当时未得到人们的重视。直至1982年,美国神经学与生物化学家鲁辛纳在致病因子的探寻方面作了8年研究之后,基于所有实验结果表明,搔痒病致病因子用灭活核酸的方法不能明显降低致病性,但蛋白质变性剂却能使致病力消失,因而提出该致病因子确实不含核酸,而是蛋白质,相应疾病为朊病毒病。为了能把他与细菌、真菌、病毒及其他已知病原体相区别,他将这种蛋白质致病因子定名为朊病毒(Prion),对应的蛋白质单体称为朊病毒蛋白,相应疾病称为朊病毒病。进一步研究发现,朊病毒蛋白是人和动物正常细胞基因的编码产物(人的该基因位于第20号染色体短臂)。

  1982年普鲁宰纳提出了朊病毒致病的“蛋白质构象致病假说”,以后魏斯曼等人对其逐步完善。其要点如下:①朊病毒蛋白有两种构象:细胞型(正常型PrPc)和搔痒型(致病型PrPsc)。两者的主要区别在于其空间构象上的差异。PrPc仅存在a螺旋,而PrPsc有多个β折叠存在,后者溶解度低,且抗蛋白酶解;②Prpsc可胁迫PrPc转化为Prpsc,实现自我复制,并产生病理效应;③基因突变可导致细胞型PrPsc中的α螺旋结构不稳定,至一定量时产生自发性转化,β片层增加,最终变为Prpsc型,并通过多米诺效应倍增致病

  ①由于朊病毒是一种只含有蛋白质而不含核酸的分子生物并且只能在寄生宿主细胞内生存。因此,合成朊病毒所需的信息,有可能是存在于寄主细胞之中的,而朊病毒的作用,仅在于激活在寄主细胞中为朊病毒的编码的基因,使得朊病毒得以复制繁殖。(我比较认同这种说法)

  ②另一种学说认为朊病毒的蛋白质能为自己编码遗传信息。这种假说与传统的分子生物学中的“中心法则”是相违背的,因为朊病毒没有核酸。于是人们假设朊病毒的复制可能的方法,一认为是通过逆转译过程产生为朊病毒编码的RNA或DNA(如后者情况还需要逆转录)必须存在逆转译酶,甚至还要有逆转录酶。二为蛋白质指导下的蛋白质合成,即蛋白质本身可作为遗传信息。

  朊病毒与常规病毒一样,有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性,但它比已知的最小的常规病毒还小得多(约30~50nm)。电镜下观察不到病毒粒子的结构,且不呈现免疫效应,不诱发干扰素产生,也不受干扰作用。朊病毒对人类最大的威胁是可以导致人类和家畜患中枢神经系统退化性病变,最终不治而亡。

  朊病毒并没有属于自己的遗传信息,那么它遗传信息的必然来源于他的“宿主”的细胞核。因此,朊病毒其实是“宿主”自身的遗传信息编码所形成的。编码朊病毒的遗传信息,至少在细胞核的染色体基因中是相同的,只是在多肽链形成后,还要经过一系列的修饰过程,一种可能是这些修饰过程中的一些过程出现错误,导致正常的蛋白质空间结构变异为异常的结构。第二种可能是这一修饰过程也没有出现错误,而是在正常的蛋白质形成后,由于外界因素导致了正常蛋白质的变异,使之成为所谓的“朊病毒”。

  疯牛病毒属于朊病毒,朊病毒的特性是只有蛋白质而没有核酸,朊病毒的复制并非以核酸为模板,而是以蛋白质为模板。

  朊病毒的复制曾有两种说法,一种是合成朊病毒所需的信息,有可能是存在于寄主细胞之中的,朊病毒激活在寄主细胞中为朊病毒的编码的基因,使得朊病毒得以复制繁殖。另一种说法认为朊病毒的蛋白质能为自己编码遗传信息,一认为是通过逆转译过程产生为朊病毒编码的RNA或DNA,二为蛋白质指导下的蛋白质合成,即蛋白质本身可作为遗传信息。

  1982年普鲁宰纳提出了朊病毒致病的“蛋白质构象致病假说”,其认为朊病毒蛋白有两种构象:正常型PrPc和致病型PrPsc,Prpsc可胁迫PrPc转化为Prpsc,实现自我复制,并产生病理效应,基因突变可导致细胞型PrPc中自发性转化为治病型Prpsc,然后倍增致病。

  几年前,疯牛病肆虐欧陆,朊病毒成为肆虐的元凶,一时为大家所关注,但朊病毒到底是什么?到底它的出现是否对遗传学上的“中心法则”构成了挑战呢?

    我们先从1982年普鲁宰纳提出的朊病毒致病的“蛋白质构象致病假说”说起,以后魏斯曼等人对其逐步完善。其要点如下:①朊病毒蛋白有两种构象:细胞型(正常型PrPc)和搔痒型(致病型PrPsc)。两者的主要区别在于其空间构象上的差异。PrPc仅存在α螺旋,而PrPsc有多个β折叠存在,后者溶解度低,且抗蛋白酶解;②Prpsc可胁迫PrPc转化为Prpsc,实现自我复制,并产生病理效应;③基因突变可导致细胞型PrPc中的α螺旋结构不稳定,至一定量时产生自发性转化,β片层增加,最终变为Prpsc型,并通过多米诺效应倍增致病。

    从这一假说我们可以知道:1、朊病毒是蛋白质,没有通常我们认为是遗传物质的DNA、RNA等成分;2、与朊病毒相对应的是具有正常功能的蛋白质,即朊病毒是正常功能的蛋白质空间结构变异所形成。

    由于朊病毒并没有属于自己的遗传信息,那么它遗传信息的必然来源于他的“宿主”的细胞核。因此,朊病毒其实是“宿主”自身的遗传信息编码所形成的。编码朊病毒的遗传信息,至少在细胞核的染色体基因中是相同的,只是在多肽链形成后,还要经过一系列的修饰过程,一种可能是这些修饰过程中的一些过程出现错误,导致正常的蛋白质空间结构变异为异常的结构。第二种可能是这一修饰过程也没有出现错误,而是在正常的蛋白质形成后,由于外界因素导致了正常蛋白质的变异,使之成为所谓的“朊病毒”。

    所以我们可以把“朊病毒”定义为动物(包括人类)细胞在正常的蛋白质的生成过程中,或正常的蛋白质生成后,由于某一异常因素,而导致了蛋白质空间结构变异所形成的!

    由以上定义,我们继续讨论朊病毒的传染性。据05年《细胞》杂志所刊登的美国科学家的结论,利用少量的“朊病毒”分子,可以将大量的正常的蛋白质变为“朊病毒”,即少量变异的蛋白质分子可以将正常构型的蛋白质变为变异的分子。这以结果解释了为什么少量“朊病毒”能够导致机体的功能丧失。“朊病毒”在一动物个体内可以导致疾病的发作,但是在个体之间,它还能传播么?在动物和人之间它能突破种间限制么?

    从“朊病毒”的本质来看,即它是空间构型改变的正常蛋白质,是正常蛋白质变性所致;我们就能知道,除非用人工注射等方法,朊病毒不可能在个体间传播,也不可能在人与动物间传播。如果从食用角度来看,由朊病毒致死的动物的肉制品含有朊病毒,在这些变性蛋白质进入人体后,它要完好的穿越消化系统各种蛋白质分解酶的作用,然后进入血液系统,进入同样含有它的正常构型的蛋白质的组织内,才能形成“朊病毒”的传播,导致疾病的爆发。可以看出,这一传播途径非常的艰难,很难形成大量的传播和爆发。

    从疯牛病爆发的一些案例来看,每一次的爆发都仅有少数几头病牛,并没有大规模的在某一地区爆发。这可以支持以上的结论。

    我们再从另一方面来讨论“朊病毒”的成因,把它定义为变性的蛋白质后,我们就开始考虑是什么导致了这一蛋白质的变性?导致蛋白质的变性的因素有:化学方法:强酸、强碱、重金属盐、尿素、乙醇、丙酮等;物理方法有加热、紫外线照射、剧烈振荡等。

    在动物细胞体内,细胞的内环境和胞内环境环境的改变都可能导致朊病毒的形成,我们可以考虑的因素主要是一些化学因素:内环境和细胞液pH质的变化,某些有机化合物的形成如丙酮等,重金属离子的存在,以及一些多肽链修饰过程中的变化等。可以说能够导致蛋白质在活体细胞内变性的因素很多,可能是某一因素起作用,也可能是诸多因素共同的作用结果。

    动物体内的蛋白质种类非常的多,功能也有很大的差别,每一种蛋白质的变性都会导致其原有功能的丧失或减弱。目前发现的由朊病毒导致的疾病并不多,如:人类中的库鲁病(Ku-rmm)、克——雅氏综合症(CJD)、格斯特曼综合症(GSS)及致死性家庭性失眠症(FFI),动物中的水貂脑软化病,羊搔症,马鹿和鹿的慢性消瘦病(萎缩病),猫的海绵状脑病。我们可以发现这些疾病大部分都是神经系统和肌肉组织的损坏造成的。因此,我们可以推测,正是由于神经系统的脆弱性,其某一蛋白质组织的变性就可以造成整个系统很大的损坏,从而导致疾病的发生。

    朊病毒作为一种变性的蛋白质,不仅仅是以上导致疾病的几种,应当还会有大量的变性蛋白质存在与动物体内的不同组织内,只不过是由于这些组织的受损不会导致大的机体功能损坏,或由于机体的修复功能能够对付这些变性蛋白质,从而使得他们没有表现出疾病症状,难以被发现。

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