病毒的故事——(20)朊病毒

到現在為止,我們已經知道了很多種病毒,溫和的、可怕的、狡猾的以及和我們共同演化的,還了解了更多奇怪的病毒,巨大如細菌的擬菌病毒,簡化到只有核酸物質的類病毒和衛星病毒,但我們是否敢於想象一種更為簡化的病毒,它連核酸都沒有了,只有一點點蛋白質。你一定會立即搖頭,連核酸都沒有,那它怎麼複製自己呢,如果不能複製自己,那還怎麼傳染下去?

病毒的故事——(20)朊病毒

羊癢疫是一種在綿羊和山羊中傳播的傳染病,被感染的羊皮膚髮生劇癢,進而運動神經失調,最終癱瘓而死。這種病從發現至今,已經有兩個世紀之久了,人類一直沒有找到致病的病原體,而該病潛伏期很長,因此人們稱病原體為慢病毒。但所謂慢病毒,究竟是什麼呢,為何一直找不到病毒顆粒呢?科學家們對此提出過眾多假說,例如肉孢子目寄生蟲、小DNA病毒、核蛋白複合物等等。類病毒發現後,人們又曾經一度認為羊癢疫病原可能是類病毒。後來,美國病毒學家普魯塞納在進一步研究中發現,羊癢疫的致病因子是一種不同於普通病毒,也不同於類病毒的,極小、極簡單的特殊病原體。它的大小不到半個血紅蛋白分子,比普通病毒還小的多。它的結構更是令人匪夷所思,只含有浸染所必須的蛋白質成分,而不含有核酸成分。普魯塞納把這類致病因子稱為“蛋白浸染子”或“朊病毒”。他因為此項研究的貢獻,獲得了1997年諾貝爾生理學醫學獎。

病毒的故事——(20)朊病毒

朊病毒特殊的結構賦予了它驚人的抵抗力,它耐高溫,加熱到360℃仍然有感染力;它耐高壓,一般消毒神經外科手術器械用的高壓滅菌對它沒辦法;它抵抗各類化學消毒,甲醛、強鹼等無法滅活它;它也抵抗多種物理消毒,對紫外線、γ射線均有超強抵抗力;甚至,它雖然是蛋白質,但很多蛋白酶居然無法破壞它。總之,朊病毒大概是醫學史上最無解的一種病原體。

朊病毒主要感染的是動物的神經系統,從羊癢疫到瘋牛病,再到人類的庫魯病等等。這是因為朊病毒,也就是朊病毒蛋白,實際上和哺乳動物大腦中的一種保護神經元的正常蛋白,具有一摸一樣的氨基酸序列。而差異僅僅在於它們的空間構象不同。舉個簡單的例子,比如一百塊樂高積木,即使按照完全相同的次序進行對接,拼裝完成後的形狀也是無窮多的。氨基酸就是樂高積木,蛋白質就是積木拼成的東西。

病毒的故事——(20)朊病毒

也因此,宿主的免疫系統對朊病毒毫無知覺,任由它在大腦中複製、感染,最終導致不可逆轉的神經損壞,宿主死亡。

但問題來了,按照生物學的中心法則,核酸等遺傳物質才能指導蛋白質的合成,蛋白質本身並不能指導自身的複製。那麼朊病毒到底是如何複製的呢?第一種假說認為朊病毒蛋白的確是DNA基因指導合成的,只是此基因並不存在於病毒中,而是存在於所有正常哺乳動物的基因組中。這些基因在平時是完全不表達的垃圾基因,但朊病毒感染後可以活化或改變這一基因,使之轉譯出蛋白質。第二種假說則認為朊病毒是通過與生物中心法則不同的信息流來複制的。它可能先逆翻譯成RNA或者DNA,然後再由這些遺傳物質指導合成蛋白質。第三種假說則認為蛋白質在某種酶的作用下,可以直接複製蛋白質。但這些假說都還沒有找到特別過硬的證據,因此暫無定論。

哺乳動物一旦感染朊病毒,免疫系統毫無辦法,死亡率100%。區別只是潛伏期長短而已。

病毒的故事——(20)朊病毒

曾經的英國瘋牛病,十年間感染了十萬頭牛,這主要是因為病牛的屍體被粉碎後又成為了牛的飼料,後來英國頒佈禁令,禁止用肉骨粉喂牛,並對病牛所在牛群全部屠宰焚燒。經過十年努力,付出了1100多萬頭牛被焚燒的代價,才把病毒阻隔了下來。幸好朊病毒的傳播方式十分有限,並不會通過空氣、水源、昆蟲等傳播。否則,那可真是無解的病毒了。

此外,朊病毒很有可能與阿爾茲海默症、帕金森症等多種神經性退行疾病都存在關係,或許解開了朊病毒的全部謎題,這些疾病的治癒也就有希望了。


分享到:


相關文章: