朊病毒的结构与性质

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。

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。由于朊病毒病目前尚无有效的治疗方法，因此只能积极预防。其方法主要有：

①消灭已知的感染牲口，对病人进行适当的隔离

②禁止食用污染的食物，对神经外科的操作及器械进行消毒要严格规范化，对角膜及硬脑膜的移植要排除供者患病的可能

③对有家庭性疾病的家属更应注意防止其接触该病。

最引起当今科学家兴趣和关注的是朊病毒的复制机理。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。

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”。

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

DNA或RNA（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。

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）和瘙痒型（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。

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。