病毒-类病毒，以及普里昂（prion）类

                杨顺楷  四川  成都

我的博文“普里昂（prion）与微生物表型育种（ 2018-04-17）”点击量突破5000，使得鄙人很受鼓舞。但是国内媒体人士还是认为太专业化，为了将生命科学在结构生物学前沿领域的这些研究进展，以科普知识性方式介绍给感兴趣读者，特地继续扩展性地谈谈如标题所示的内容。

病毒-类病毒

病毒是一类非常简单的，至少有一种生物特性的超显微的颗粒或毒粒物质。它是由一团缠绕的遗传物质和蛋白质外壳所组成，很少或者没有与其它化学物质相联系，因此使用抗生素去干扰病毒的结构或活性是十分困难无效的。病毒分为细菌病毒，它可以感染细菌，即通常所说的噬菌体；细菌噬菌体代表了模式遗传体系，它有一个内部储存核酸的头部和具有复杂结构的尾部，尾部结构专为噬菌体吸附至宿主细菌细胞时用，可见细菌病毒就是用来感染原核有机体。

动物和植物的病毒远较噬菌体简单。自然，动物病毒就是导致人体引起若干种重大疾病的病因。有一些植物病毒也同样引起植物疾病，它也可能对人类事业产生重大影响。

在这里我们不得不提到属于真核生物的真菌病毒。真菌“病毒”在其生活史中没有胞外阶段，虽然其中一些已经被包装成为类似病毒颗粒的结构，但是即使它从细胞释放出来也不具有感染力。因此，这些要素很难与我们通常定义的病毒概念相符合。于是不得不撤销我们通常关于病毒的定义，即遗传组件被颠覆了它自身复制正常的细胞过程，以及病毒在成熟期是典型的胞外感染形态。虽然这些“病毒”从机理上类似其它病毒不存在感染性，但是它们经由细胞到细胞融合的方式进行传递遗传物质。这种传递的方法可能是因为真菌具有很厚的细胞壁，或者是由于在自然界真菌细胞融合属于常规事件。大部分这些遗传组件的复制都是在细胞内良性发生的过程。已知酿酒酵母具有双股RNA组件和反转录病毒组件，时至今日尚有极少数缺乏了解的事件存在，即从定义性质的差异评估，多数科学家并不认为是病毒，也不认可是质粒，那么就把它分为两类，即类病毒和普里昂（prion）。

类病毒是环形单股RNA分子，它是已知最小的病原体，线性长度在数百个核苷酸范围。类病毒引起若干很严重的作物病害，它的胞外形式是以裸体RNA形式存在—无病毒衣壳；有趣的是该RNA并不含有编码蛋白的基因，因此总体上说来它依赖于宿主复制的功能。虽然类病毒是环形单股RNA分子，但是它相当可能存在以末端封闭的形式装配构成二级结构。类病毒分子似乎是在宿主细胞核中复制，其结构有点模拟DNA，显然这就使得它可以经由宿主RNA聚合酶得以复制。可见，类病毒常常被看作是RNA研究领域经由自我剪接内含子—内含子“逃逸”遗留下的“残迹”；与病毒不同，它的胞外形式同于胞内形式，且无蛋白外壳。

普里昂（prion）类

普里昂代表了类病毒的另一个极端。它们具有独特的胞外形式，该形式整体上说来似乎就是蛋白质。表面上看来普里昂类不含有核酸，或者设若有的话，其分子线度不足以编码一种单一类型的蛋白；该类型的蛋白就构成了普里昂（prion）。然而该普里昂蛋白颗粒具有感染性，且已知多样性的普里昂引起了动物各种各样的疾病，例如痒羊病，牛海绵状脑病（“瘋牛病”），库鲁病（食亲人尸体肉），舞蹈病等等。1996年据英国可靠资讯指出，来自于牛引起的“瘋牛病”的普里昂可能感染人，结果导致多样性的舞蹈病及其亚型出现；后续证据似乎证实“瘋牛病”跨越了种间屏障；然而实际上这种感染传播很低效，尽管如此，但是对于已经鉴别出来的极少例普里昂感染人的舞蹈病及其亚型的事实，这都足以引起近年舞蹈亚型病在全世界关心健康人士的关注，而且已经影响到若干个国家动物产业的发展。

关于普里昂导致的严重疾病，自然应该深入研究其发病机制。普里昂感染的结果造成产出更多的普里昂蛋白颗粒，除非普里昂型机制完全颠覆遗传信息流的“中心法则”，那么该蛋白须得由核酸编码。确实已经发现宿主细胞在其染色体上含有一个基因编码一蛋白，它非常类似于普里昂蛋白。该宿主蛋白在正常情况下产生，且多数在神经元发现。显然，新生成的普里昂修饰宿主蛋白要么发生在蛋白合成期间或者是在合成以后，这一修饰作用涉及一种替代折叠模式，从而引起该蛋白丧失其正常功能，反而部分变成抗蛋白酶功能，以至成为不可溶性；因此普里昂过程并非简单的颠覆宿主酶，看起来似乎是引起宿主基因如常地产生致病蛋白自身的拷贝。

1997年美国学者Prusiner荣获当年诺贝尔生理学医学奖，他开拓性的工作揭示出普里昂（prion）是引发哺乳类（含人）致死性瘋牛病，并具有可跨越种间传播现象以来，引起了生命科学工作者广泛关注。现在引起人们兴趣的是借助真核单细胞生物酵母，可以很方便地以此为模式体系，研究哺乳类类似普里昂疾病。已有的研究结果表明酵母似乎具有两大特征，即酵母细胞普里昂蛋白的感染性，以及经由普里昂类蛋白传递遗传信息。该过程之一就是涉及酵母细胞的表型，记为PSI+，由它合成的蛋白由于改变了折叠方式，错误的折叠致使此蛋白成为水不溶性，进而形成聚合物；正常酵母记为PSI-，由它合成的蛋白表示为sup35，它是水溶性的，一旦被酵母细胞普里昂蛋白感染，它就改变了折叠方式，sup35变成为水不溶性，进而形成聚合物；过程中须得有分子伴侣参与 。可见，酵母中的存在的普里昂蛋白颗粒，确实支持了基于蛋白质的表观遗传。

迄今为止，对于普里昂（prion）的研究进展已经推进到非常广泛的领域。它不仅仅关注到神经退行性疾病—淀粉状蛋白病，如阿尔茨海默综合征（AD），帕金森氏病（PD）等，目前研究提供证据表明普里昂，普里昂型复合物以及淀粉状蛋白能够支持多种多样的病理性和有益的功能，特别是普里昂型复合物对有机体起到的重要作用远远超出了普里昂疾病和神经退行性疾患的研究领域，故所以提出了对普里昂，普里昂型复合物以及淀粉状蛋白的负面，正面及二者之间的客观评价，这也是体现了生命科学领域普里昂（prion）蛋白分子演化的地位与作用。