朊病毒概述
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朊病毒—搜狗百科发现20世纪60年代,英国生物学家阿尔卑斯用放射处理破坏DNA和RNA后,其组织仍具感染性,因而认为“羊瘙痒症”的致病因子并非核酸,而可能是蛋白质。
由于这种推断不符合当时的一般认识,也缺乏有力的实验支持,因而没有得到认同,甚至被视为异端邪说。
1947年发现水貂脑软化病,其症状与“羊搔痒症”相似。
以后又陆续发现了马鹿和鹿的慢性消瘦病(萎缩病)、猫的海绵状脑病。
最为震惊的当首推1996年春天“疯牛病”在英国以至于全世界引起的一场空前的恐慌,甚至引发了政治与经济的动荡,一时间人们“谈牛色变”。
1997年,诺贝尔生理医学奖授予了美国生物化学家斯坦利·普鲁辛纳Stanley B.P Prusiner,因为他于1982年发现发现了一种新型的生物——朊病毒Prion。
“朊病毒”最早是由美国加州大学旧金山分校动物病毒学家Prusiner等提出的,在此之前,它曾经有许多不同的名称,如非寻常病毒、慢病毒、传染性大脑样变等。
多年来的大量实验研究表明,它是一组至今不能查到任何核酸,对各种理化作用具有很强抵抗力,传染性极强,分子量在2.7万~3万的蛋白质颗粒,它是能在人和动物中引起可传染性脑病TSE的一个特殊的病因。
意义从理论上讲,“中心法则”认为DNA复制是“自我复制”,即DNA~DNA,而朊病毒蛋白是PrP→PrP,是为“自他复制”。
这对遗传学理论有一定的补充作用。
但也有矛盾,即“DNA→蛋白质”与“蛋白质→蛋白质”之间的矛盾。
对这一问题的研究会丰富生物学有关领域的内容;对病理学、分子生物学、分子病毒学、分子遗传学等学科的发展至关重要,对探索生命起源与生命现象的本质有重要意义。
从实践上讲,其对人畜健康;为揭示与痴呆有关的疾病(如老年性痴呆症、帕金森病)的生物学机制、诊断与防治提供了信息,并为今后的药物开发和新的治疗方法的研究奠定了基础。
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。
朊病毒简介朊病毒(Prion),又称“普里昂”或蛋白质侵染子,是一种可以引起同种或异种蛋白质构象改变而致病或功能改变的蛋白质。
最常见的是引起传染性海绵样脑病(疯牛病)的蛋白质。
“朊病毒”最早是由布鲁希纳等提出的,在此之前,它曾经有许多不同的名称,非寻常病毒、慢病毒,传染性大脑样变等。
早在300年前,人们已经注意到在绵羊和山羊身上患的“羊瘙痒症”。
20世纪60年代,生物学家阿尔卑斯破坏其DNA和RNA后,其仍具感染性。
1947年水貂脑软化病,其症状与“羊瘙痒病”相似。
最为震惊的是1996年“疯牛病”,在英国引起的一场空前的恐慌,一时间人们“谈牛色变”。
多年来人们一直认为它是一种不能查到任何核酸,对各种理化作用有很强抵抗力,传染性极强,分子量在2.7万~3万的蛋白质颗粒,但近来又有研究报道,朊病毒含有微量核酸。
它是能在人和动物中引起可传染性脑病(TSE)的一个特殊原因。
朊病毒与真病毒存在一些主要区别:阮病毒呈淀粉样颗粒状,无免疫原性,无核酸成分,由宿主细胞内的基因编码,抗逆性强、能耐杀菌剂和高温。
朊病毒的致病机理是1982年普鲁宰纳提出的朊病毒致病的“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;2.PrPsc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。
朊病毒致病如此强,其传播途径也是多样的,主要通过以下几种途径传播:1.食用动物肉骨粉饲料、牛骨粉汤;2.医源性感染:如使用脑垂体生长激素、促性腺激素和硬脑膜移植、角膜移植、输血等;3、朊病毒存在变异和跨种族感染,主要为牛、羊等反刍动物;4、朊病毒可感染多个器官,已知的主要为脑髓。
朊病毒简介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。
朊是蛋白质的旧称,朊病毒意思就是蛋白质病毒,是唯一不用DNA,RNA作遗传物质的病毒。
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,美国生物学家斯垣利·普鲁辛纳(Prusiner)认为它是一种蛋白质侵染颗粒。
病毒概述严格意义上讲,病毒为非生物。
它们无细胞结构且个体积微小,其构成很特别,仅由核酸和蛋白质构成。
核酸(DNA或RNA)在病毒的遗传上起着重要作用,而蛋白质外壳只对核酸起保护作用,本身并没有遗传性。
这是人们对病毒的基本认识。
然而,随着人们对一些疾病的深入研究,科学家们发现,还有一类物质与一般病毒不一样,它只有蛋白质而无核酸,但却既有感染性,又有遗传性,并且具有和一切已知传统病原体不同的异常特性。
它就是朊病毒。
病毒研究用朊病毒命名朊粒(prion)不大恰当,朊粒的生物性状与病毒差异很大,它的发现,提示在传统的传染病病原微生物及寄生虫之外,又增加了一种全新类型的病原因子,其生物学位置还未确定。
朊病毒就是蛋白质病毒,是只有蛋白质而没有核酸的病毒。
1997年诺贝尔医学或生理学奖的获得者美国生物学家斯垣利·普鲁辛纳(S. B. Prusiner)就是由于研究朊病毒作出卓越贡献而获此殊荣的。
朊病毒不仅与人类健康、家畜饲养关系密切,而且可为研究与痴呆有关的其他疾病提供重要信息。
就生物理论而言,朊病毒的复制并非以核酸为模板,而是以蛋白质为模板,这必将对探索生命的起源与生命现象的本质产生重大的影响。
病毒特性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。
朊病毒属于病毒朊病毒是一种常见的病毒,属于病毒领域中的一类。
病毒是一种微生物,通常比细菌还要小,无法独立生存并需要依附于寄生宿主细胞内才能复制自身。
朊病毒也具备这些特征,它们寄生于宿主细胞,并利用宿主细胞的生物机制来复制自身。
朊病毒的特征朊病毒具有以下特征:1.超微小:朊病毒的大小远远小于细菌和其他微生物,通常需要电子显微镜才能观察到。
2.遗传物质:朊病毒含有遗传物质,可以是DNA或RNA。
这些遗传物质是病毒复制和感染宿主细胞的关键。
3.蛋白质包膜:大多数朊病毒都包裹在蛋白质的外层,形成一个类似囊泡的结构,以保护其遗传物质。
4.寄生性:朊病毒无法独立生存,需要寄生于宿主细胞内才能进行复制和繁殖。
朊病毒的感染机制朊病毒感染宿主细胞的过程通常包括以下几个步骤:1.吸附:朊病毒通过蛋白质包膜上的特定受体与宿主细胞表面结合,使病毒与细胞膜接触。
2.侵入:病毒通过不同的机制进入细胞内部,有些病毒会直接融入细胞膜,有些则通过细胞吞噬作用被细胞摄入。
3.复制:一旦进入宿主细胞内,朊病毒释放其遗传物质,并利用宿主细胞的生物机制来复制自身。
4.组装:复制后的朊病毒组件会在宿主细胞内组装成新的病毒颗粒。
5.释放:成熟的新病毒颗粒会通过裂解或外泌作用释放到周围环境中,继续感染其他健康细胞。
朊病毒的致病性朊病毒对人类和动植物都具有一定的致病性。
在人类中,某些朊病毒可以引起各种不同的疾病,包括感冒、流行性感冒、水痘、带状疱疹等。
对动植物而言,朊病毒也可能导致各种疾病,如禽流感、猪瘟等。
预防和治疗目前,对朊病毒的预防和治疗主要包括以下几个方面:1.疫苗接种:针对某些朊病毒已经研发出疫苗,接种可提高人或动植物的免疫力,降低感染风险。
2.卫生防护:保持良好的卫生习惯,如勤洗手、避免接触患病者等,可以减少朊病毒的传播。
3.药物治疗:对某些朊病毒感染,也可以采用抗病毒药物进行治疗,但效果因病毒种类而异。
总之,朊病毒作为一种常见的病毒,其特征、感染机制和致病性都备受关注。
朊病毒概述摘要:Prion是感染性蛋白质,能引发疯牛病等海绵状脑病,该病毒蛋白是一种膜糖蛋白,至少有两种基本形式,即PrPc与PrPsc,对紫外线及消毒剂有很强的抵抗力。
朊蛋白基因是单拷贝基因,高度保守,但在物种间可能存在易感性相关基因。
本文主要介绍朊病毒的分子结构特征及其增殖方式、感染机制及其检测方法,使我们对朊病毒有个比较充分的了解关键词:阮病毒分子结构感染机制检测方法前言20世纪末,病毒界出现了一个神秘而崭新的名词——朊病毒(Prion),它与细菌、真菌、病毒及类病毒完全不同,有其独特的结构以及发病机制。
它引起的疾病具有散发性、传染性、家族性、疫原性等特点,这些病如人的库鲁氏病、克一雅氏病及疯牛病都是无药可救的。
过去,人们对其病原提出了种种假说,但直到1982年Prusine提出Prion(蛋白浸染子)假说,对朊病毒的研究才取得了突破性进展。
此后,人们对朊病毒的研究也就步入了一个新阶段,对它的研究也越来越深入1( 朊病毒概念的产生1982年,美国生理学家Prusiner及其同事,在大量实验的基础上,突破经典病毒学理论而提出朊病毒(prion)的概念,认为绵羊瘙痒病的病原体是一种尚未证实有核酸结构的蛋白质侵染颗粒(proteinaeeous infectious particles),并将其称为朊病毒蛋白(prion protein),简称为PrP。
正常PrP(PrPc)转变为致病PrP(PrPSe),从而引发了一系列神经系统退行性疾病,又叫做传染性海绵状脑病(transmissiblespongformeneephalopathies,TSE~)。
Prion概念的提出不仅提供了一个疾病既能传染又能遗传的假设,而且解释了至今未明的神经系统疾病的部分原因。
TSEs是一组神经退行性疾病,包括疯牛病(mad COW dis—e够e,MCD),即牛海绵状脑病(bo~ne spongiform encephMopa—thy,BSE),羊瘙痒症(serapie),克一雅氏病(Creutzfeldt—Jakobdisease,CJD),GSS综合征(Gersrmann—Straussler—Scheikerg disease,GSS)和致死性睡眠综合征(fatal familial insomnia,FFI)等。
TSEs可由传染、散发和遗传的原因引起,在这3种情况中,被感染的脑中均包含异常形式的Prion蛋白。
我过学者田波将其译为朊病毒,意即它是一种蛋白质传染粒子,以示与病毒和类病毒的不同,廖延雄主张将其译为朊粒,因其不具备病毒的基本特征,没有核酸结构,目前我国文献大多使用朊病毒这一概念。
2朊病毒的分子结构特征朊蛋白PrPc分子量33,35 kD含有一对二硫键和二个N型复合寡糖链,二硫键和糖基化的残基都在C端。
N 端含有由22个氨基酸残基组成的信号肽序列,C端含有由23个氨基酸组成的糖基磷酸肌醇锚受体结合位点(GPI),已证明糖蛋白PrPc是定位于细胞膜的穴样内陷类结构域(CLDs)。
PrPsc具有以下不同于PrPc的生化特性:?不溶于非变性去污剂;? 具有相对的抗蛋白酶水解特性;? 附着在细胞膜表面,磷酸肌醇磷脂酶C酶解不能使其从膜上释放出来;?PrPsc与1PrPc的构象表位不同(Brown,2000)。
朊蛋白存在两种结构形式,一种为正常细胞膜相关蛋白(PrPc),另一种为朊病毒颗粒相关蛋白(Prl~)。
两者一级结构完全相同(但高级结构具有较大差异:在PrPc中螺旋结构含量较高(在Prl~ 中折叠结构含量较高。
两者高级结构的不同使得它们在物理、化学性质以及生物学特性上产生很大差异。
PrP基因在人体内定位于第20号染色体短臂。
在小鼠体内定位于第2号染色体。
该基因是一个单拷贝基因。
在其5’端转录调控区内含有两个SP1转录因子结合位点而没有决定转录起始位点的TATA boxes,这种结构属于典型的管家基因结构。
根据PrP基因在哺乳动物不同种属间初始转录子结构的差异,PrP基因可以分为两大类:第一类由三个外显子框和两个内含子框组成,如牛、羊、小鼠等;第二类只包含两个外显子框和一个内含子框(如仓鼠、人等。
在第二类PrP基因的内含子序列中仍然有第一类外显子2类似区。
最后一个外显子包含整个开放阅读框和3’末端非编码区,起始密码子前面序列均为5’非翻译区, :蛋白编码区和启动子区高度保守。
外显子2或其类似区上游500bp的区域、外显子3’末端区、位于多聚腺苷酸位点下游3000—4000bp的区域这三个区域比较保守;外显子1和内含子1的起始区保守性相对较差。
3.朊病毒的增殖方式及传染机制朊病毒虽然不含核酸成分,却能进行自我复制,这对生命的定义提出了挑战。
PrPc作为许多细胞正常代谢的一部分,被合成和降解,其结构的随机不稳定性能产生极少数部分折叠或构象变化的单体结构(某种前体PrP。
)。
PrP。
是形成PrPsc 的中间体,既能重新变为PrPc,又能在感染了PrPsc上聚集,或与PrPsc形成暂时性复合物(PrP。
PrPsc),然后再转化为2个分子PrPsc。
在下一次循环中,两个PrPsc分子与两个PrP。
或PrPc分子结合,形成PrPsc,如此周而复始,形成指数性增殖过程。
在正常情况下,PrP。
形成无意义;在传染性朊病毒时,外源朊病毒进入细胞,作为模板促使PrP。
转变为PrP—SC;在散发性朊病毒时,无外源朊病毒参与,可能是由于PrP。
蓄积至足以自发产生PrPsc的水平,通过阳性反馈环道促使PrP’转变为PrPsc,但这种情况很少发生;在遗传性朊病毒时,突变PrPc(APrPc)作为许多细胞正常代谢的一部分被合成和降解。
APrPc结构随机不稳定性比PrPc 高,从而产生有意义的部分折叠单体结构?PrP。
,它和PrP。
一样,能重新变为APrPc被降解,也可转变为APrPsc。
APrPsc一旦形成即通过阳性反馈环道促使?PrPc转变为APrPsc[m 。
此外,在PrPc向PrPsc转变中,一些朊病毒结合分子起一定作用,这类分子有金属分子、核酸分子、硫酸黏多糖、葡萄糖聚合体等。
目前认为PrPSc可能的传染过程是:少量PrPSc与细胞PrPc结合后,以PrPSc 为模板,使PrPc发生明显构象改变而转变为PrPSc,从而达到PrPSc传染扩增的目的,最后使PrPc全部转变成不溶性的PrPSc,脑组织形成淀粉样斑块直至死亡口。
从PrPc到PrPSc可能还存在中间状态,现已在体外实验发现有两种稳定的可溶性中间态存在,它们分别是双螺旋状态和四聚(或寡聚)的富含B折叠的状态。
对PrPSc导致Prion病的详细机制虽不完全清楚,但目前普遍认为蹦-on病发生的基本事件是:以of(螺旋为主的对蛋白酶敏感的不具有感染能力的PrPc转变成以B 折叠为主的具有感染能力的对蛋白酶抵抗的不溶性PrPSc。
2目前推测认为PrPc转变成PrPSc后造成PrPc缺乏,这种缺乏一方面使得神经细胞SOD样活性下降,从而对超氧化物等所造成的氧化损伤的敏感性增加,另一方面也使神经细胞对高谷氨酸和高铜毒性的敏感性增加,综合导致神经细胞死亡变性? 。
4朊病毒的检测1999年7月欧共体宣称共筛选了几种较为有效的方法,其中:?以一种单抗检测PrPsc的免疫印迹法,此法需8 h,检测域值1O,1(0;?多克隆抗体检测PrPsc的化学发光ELISA(Enfer),需时4 h,检测域1O,1(5;? 在变性和浓缩后用两种单抗检测PrPsc的夹心免疫测定法(CEA),此法需时低于24 h,检测域最高达1O, 2(5。
这几种方法敏感性和特异性均为100 。
孙宪锋等(2000)利用人工合成的朊病毒蛋白(PrP)多肽,与载体偶联制备抗血清,用ELISA 和Wester blot鉴定后发现所制抗血清抗体效价高,可识别正常的PrPc和病理的PrPsc,且可和多种PrP都发生阳性反应,因此其不仅可用于朊病毒的临床及实验室检测,同时也可为进一步在兽医方面的应用提供了可能。
目前对BSE的检测方法很多,但各国有各自的诊断检测方法,我国主要采用病理学方法、免疫组化法及免疫转印法等5结语目前,尽管对朊病毒致病机制进行了大量的研究,但仍有许多细节问题还不十分清楚,对于“唯蛋白”假说仍需要进一步研究与探讨。
在实际应用中,进一步揭示朊病毒疾病的机理,可以使我们更有效地认识朊病毒疾病,进而有效地预防、控制和治疗朊病毒病。
迄今为止,还没有建立一种快速、敏感的诊断程序,对于朊病毒病的防制也仅限于预防而非治疗参考文献:[1]洪涛. 朊病毒(传染性蛋白质颗粒(闻玉梅主编(现代医学微生物学(上海:上海医科大学出版社1999(1312(1320([2]赵丽,王健伟,洪涛朊病毒检测方法及研究进展. 中华实验和临床病毒学.2004.18(1) [3]史怀平,杨增岐,刘希成. 朊病毒研究进展.动物医学进展. 2004.25(5) [4]杨建民,郝永新,宁章勇等. 朊病毒致病机理研究进展. 中国畜牧兽医.2004.31(10) [5]金子清俊. 朊病毒感染的热点话题. 日本医学介绍.2006.27(4)[6]尹文,张久聪,宋涛. 朊病毒蛋白的研究进展.细胞与分子免疫学. 2005.21[7]魏传忠,刘国传,马贵平等. 疯牛病检测技术的研究进展.生物医学工程学. 2005.22.(1) [8]徐亦力. 朊病毒,应改名. 生命的化学. 2005.25.(5)[9]方顺丽,贾万忠,伦照荣. 朊病毒研究进展:朊蛋白变构与辅助因子(Cofactor). 中国人兽共患病.2005.21(12) [10]陶利明,王志亮. 朊蛋白基因结构与功能研究进展. 中国人兽共患病.2005.21.(9)3。