朊病毒致病机理研究进展

朊毒体病（蛋白粒子病，朊病毒病，朊蛋白病）【病因】(一)发病原因非常规慢病毒致病因子被认为是一种淀粉样蛋白原纤维(SAF)，构成此种原纤维特殊蛋白颗粒被称为朊病毒(PrP27-30)。

这种慢病毒致病因子的性质既有病毒性传染发病特点，又有与常规病毒不同的理化特性和生物学特性。

理化特性表现为：①具有高度抗各种消毒灭活能力;②有抗高热80～l00℃灭菌能力;③具有抗紫外线和其他各种射线作用能力;④常规电镜看不到病毒，只有用特殊理化方法可发现原纤维和蛋白颗粒。

其生物学特性为：①宿主间可传递的传染性，潜伏期可长达数年或数十年;②病理为变性改变，可见淀粉样斑块和胶质增生，但无炎性反应，亦无包涵体可见;③无复发缓解病程，持续进展直至死亡;④不产生干扰素，不受干扰素影响，孵育过程中不受任何免疫抑制或免疫增强的影响。

现在已知此慢病毒致病因子：①在高热132℃60min可灭活;②亦可在10%次氯酸钠溶液内浸泡1h以上或1N氢氧化钠内浸泡30min，反复3次即可灭活。

(二)发病机制1982年Prusiner提出CJD系由一种特殊的，具有感染性质的蛋白质-朊蛋白(Prion Protein，PrP)所引起，从而否定了多年前Gajdusek所倡导的非寻常慢病毒感染学说。

PrP系一种单基因编码的糖蛋白，由253个氨基酸组成(鼠为254个氨基酸组成)。

位于人的第20号染色体短臂上，可译框架由一个外显子组成。

在N的末端的附近由富有脯氨酸和甘氨酸的短肽5次反复。

正常中枢神经细胞表面也存在朊蛋白，称此为PrPc。

分子量为30～33KD，其空间构象主要为α-螺旋状结构，蛋白酶K可以溶解。

而异常PrP被称作为PrPsc，PrPES或PrPCJD。

与PrPc截然不同。

分子量为27～30KD，其空间构象近40%为β层状折叠。

PrPSC数次的集结，则形成直径为10～20nm，长度100～200nm的物质，这种物质可能就是早期发现的羊瘙痒病相关原纤维(scrapic-associated-fiber，SAF)和朊蛋白质粒(prion liposome)。

·综述·朊蛋白和蛋白质折叠病1343820 郝梦娇摘要肽链在空间卷曲折叠成为特定的三维空间结构, 包括二级结构和三级结构两个主要层次。

正确的三维空间结构, 对其生物活性的表达是至关重要的。

三维空间结构出现错误使机体产生的疾病为“折叠病”，本文主要讲述了“折叠病”中具有代表性的朊蛋白病的分类、临床表现以及致病机理。

关键词蛋白质折叠病朊蛋白生化特性机制1前言蛋白质分子只有处于它自己特定的三维空间结构的情况下,才能获得它特定的生物活性；三维空间结构稍有破坏,就很可能会导致蛋白质生物活性的降低乃至丧失，蛋白质功能也会随之改变，甚至使机体产生疾病，我们称这类蛋白质分子的氨基酸序列没有改变, 只是其结构或者说构象有所改变而引起的疾病为“折叠病”。

朊蛋白病（prion disease）便是其中一类由于朊蛋白错误折叠而引起的致死性神经变性疾病。

其特征是细胞内正常朊蛋白变构成致病性朊蛋白，在神经元及非神经细胞中异常聚集，进而引起大脑皮质、基底节等处神经细胞脱失，呈海绵状改变，因此也称此病为可传播性海绵状脑病（TSE）。

朊蛋白病包括人类朊蛋白病和动物朊蛋白病。

根据人类朊蛋白病的流行病学特点可分为3种类型，分别是散发性（85%-90%）、遗传性（10%-15%）及获得性（<1%），包括Creutzfeldt-Jakob病、Kuru 病、Gerstmann-Strussler综合征和致死性家族性失眠症等。

动物朊蛋白病包括羊瘙痒病、牛海绵状脑病、传染性水貂脑病、鹿的慢性消损病、猫海绵状脑病等。

动物朊蛋白病均由接触感染动物或喂食被感染的饲料引起。

目前朊蛋白病仍没有延缓疾病进展的有效治疗手段。

2 蛋白质折叠与“折叠病”2.1 蛋白质折叠蛋白质是生命机体的基本组成部分，它是连接分子运作和生物功能的一个主要组成部分。

蛋白质是由氨基酸组成的链状生物大分子，氨基酸与氨基酸之间通过缩水作用而形成肽键,进而形成多肽链。

万方数据万方数据能感染上致病型朊病毒。

目前欧洲的朊病毒病已经基本得到控制，主要措施是严格控制朊病毒污染的动物性食品Ｈ１。

现已验证朊病毒有普鲁塞纳所提出的两种不同的构象模式，即细胞型（正常型ＰｒＰ。

）和搔痒型（致病型ＰｒＰ”）。

这两种构象属于同分异构体，都是由宿主的单拷贝基因ＰｒＰ编码产生的¨Ｊ，致病型Ｐ印”诱导正常ＰｒＰ。

产生的过程还需要某些热休克蛋白的参与。

通过定点突变实验，科学家发现朊病毒蛋白第１７０到１７５位这６个氨基酸组成的拉链状片段是维系朊病毒蛋白三维结构的重要部分，并与其致病性有直接关系［９３。

２００７年１２月４日，《ＮａｍｒｅＭｅｔｈｏｄｓ）杂志报道了多种朊病毒的三维分子结构，提出弄清朊病毒不同的结构模式是疾病诊断的关键所在¨０‘，现今已经初步建立了朊病毒的致病机制模型。

新近通过转基因小鼠过量表达朊病毒蛋白证实：机体在感染朊病毒后，淋巴组织具有病变的倾向，增加病毒蔓延和疾病传播的风险¨¨。

朊病毒的检测和预防研究也取得了进展。

瑞士苏黎世大学的弗朗克海佩纳领导的科学家小组在２００７年７月公布了一种快速检测朊病毒的方法。

极大缩短了检测朊病毒的时间；同时宣布在研究朊病毒疫苗方面已经取得突破【ｌ引。

有意思的是朊病毒也表现出一些正面作用，例如可以促进记忆的形成和干细胞的增殖，甚至可以作为生物电子行业中的导线等等。

总之，朊病毒的发现不仅对于揭示相关疾病的致病机制、进而进行有效的诊断和治疗等具有重要作用，而且是对生物遗传法则的完善和补充，进一步体现了生命现象的多样性，这对于探索生命本质和生物进化具有十分重要的意义。

参考文献【１］李盛，黄伟达．诺贝尔奖百年鉴一构筑生命［Ｍ］．上海：上海科技教育出版社，２００１：１５７—１６１．［２］Ｗｉｅｌａｎｄ．Ｓ，Ｗｅｉｚｓａｃｋｅｒ．Ｆ．ｙｏｎ，Ｂｈｍ．Ｈ．Ｅ．朊病毒Ｐｒｉｏｎｅｎ［Ｊ】．唐振亚，译．德国医学，１９９７，１４（１）：５０一５３．［３］王学，田波．朊病毒的研究进展［Ｊ］．中国病毒学，１９９７，１２（４）：３０２—３０８．［４］ＳｔａｎｌｅｙＢ．Ｐｒｕｓｉｎｅｒ．Ａｕｔｏｂｉｏｇｒａｐｈｙ．ＴｈｅＮｏｂｅｌＰｒｉｚｅｉｎＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙＭｅｄｉｃｉｎｅ１９９７．［２００７一１２—０２］．ｈｔｔｐ：／／ｎｏｂｅｌｐｒｉ∞．ｏｒｇ／ｎｏｂｅｌ＿ｐｒｉｚｅｓ／ｍｅｄｉｃｉｎｅ／ｌａｎｒｅａｔｅｓ／１９９７／ｐｍｓｉｎｅｒ—ａｕｔｏｂｉｏ．ｈｔｍｌ．［５］ＳＢ．Ｐｒｕｓｉｎｅｒ．ＢｏｈｏｎＤＣ［Ｊ］．Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８２，２１：６９４２—６９５０．［６］ＪａｃｋｓｏｎＧＳ，ＣｌａｒｋｋｅＡＲ．Ｍａｍｍａｌｉａｎｐｒｉｏｎｐｒｏｔｅｉｎｓ［Ｊ］．ＣｕｒｒｅｎｔＯｐｉｎｉｏｎｉｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＢｉｏｌｏｇｙ。

朊病毒的基因及其蛋白质结构生物学的研究韩生成　田波(中国科学院微生物学研究所,北京100080)摘要　朊病毒是一种只含有蛋白质而不含有核酸的蛋白侵染颗粒,能造成哺乳动物的脑部病变.它是由正常形式的蛋白错误折叠成致病蛋白而组成的.两种结构异型的蛋白PrP C和PrP Sc来源于同一基因,具有相同的氨基酸序列和共价修饰,但是在三维结构有很大的差异.朊病毒的繁殖是通过正常形式蛋白转变为致病形式而完成的.朊病毒疾病的传播具有种属特异性和病毒株系特异性的特点,这是由于其一级结构的差异而在三维结构上形成不同的构象而引起的.关键词　朊病毒　基因　蛋白质结构　构象转变英国的疯牛病事件和美国的Prusiner博士因朊病毒的发现获得1997年诺贝尔生理和医学奖使朊病毒研究受到各方面的重视.朊病毒是一种新型的蛋白感染因子,能够引起人和动物的可转移性神经退化疾病,如人的震颤病,克雅氏病(C JD),吉斯综合征(GSS)和致死性家族失眠症(FFI)以及动物的羊瘙痒病,牛海绵脑病(俗称疯牛病)和鹿、猫、水貂等的海绵脑病.这些疾病的共同特征是使动物和人产生认知和运动功能的严重衰退直至死亡,其临床和病理特征表现为脑组织的海绵体化、空泡化、星形胶质细胞和微小胶质细胞的形成以及致病蛋白的积累.Prusiner等人的一系列实验证明这种疾病是由于正常细胞蛋白的错误折叠形成的致病蛋白———朊病毒(Prion)在脑中积累而引起的.国际病毒分类和命名委员会把朊病毒、类病毒和卫星病毒归入亚病毒,以示与病毒的区别.这也是我们[1]将Prion(或Virino)译为朊病毒的原因.1　蛋白质致病假设 朊病毒的早期认识多源于羊瘙痒病的研究.朊病毒疾病的传染性和滤过性特点曾被认为是由慢病毒引起的.但同大多数病毒不同,福尔马林溶液并不能完全消除其传染性.Alper等人[2]也观察到一定剂量的254nm紫外线不能使其失活,相反它对237nm紫外线却非常敏感,这些特征使作者认为感染因子可能是一种不含有核酸的蛋白质.随后Griffith等人[3]提出蛋白质致病假设,认为感染因子是由正常细胞蛋白经修饰后形成的.1982年Prusiner和他的同事[4,5]利用生化手段从感染羊瘙痒病的金黄地鼠中纯化出此类感染因子,并分别经过核酸酶和蛋白酶消化、紫外线以及其他化学试剂的处理,认为羊瘙痒病的感染因子可能是一种不含有核酸的蛋白质,并取名为朊病毒蛋白(Prion Protein),简称PrP.致病的朊病毒蛋白(PrP Sc)具有抗蛋白酶K有限水解的能力,它特异地出现在被感染的动物脑组织中,呈淀粉样形式存在.经有限酶解后,聚丙烯酰胺凝胶电泳显示其分子量为27～30ku(称PrP27～30),PrP27～30仍保留其感染活性.基于此蛋白质的部分氨基酸序列,对其基因和正常细胞蛋白(PrP C)的基因进行了克隆和序列分析.结果表明这两种蛋白基因的核苷酸序列完全一致,它们来源于同一个基因[6].这使得人们认识到PrP具有两种形式,即PrP C和PrP Sc.PrP C分子量33～35ku,含有1对二硫键和2个N型复合寡糖链,二硫键和糖基化的7102残基都在PrP的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)[7].说明PrP C是一种膜蛋白,已证明它是定位于细胞膜的穴样内陷类结构域(CLDs)[8].PrP Sc同PrP C具有下列不同的生化特性:(1)在非变性去污剂中PrP Sc是不溶的[9];(2)PrP Sc具有相对的抗蛋白酶水解特性[10];(3)PrP C和PrP Sc都依赖GPI附着在细胞膜表面,经磷酸肌醇磷脂酶C(PIPLC)酶解后PrP C从膜上释放出来而PrP Sc不释放,用TritonX-114进行相分配后,PrP C处于水相而PrP Sc处于TritonX-114相中[11];(4)特异的抗体只与PrP Sc有血清反应,而与PrP C无反应,证明两者含有不同的构象表位[12].这些实验为蛋白质致病假设提供了有力支持.2　朊病毒基因的结构和转录调控 朊病毒蛋白是由宿主染色体基因编码的.人的PrP基因定位于20号染色体的短臂上,鼠的PrP基因也定位于第2号染色体的短臂上.PrP基因是单拷贝的,这意味着PrP基因在哺乳动物物种分化时已经存在[13,14].朊病毒蛋白mRNA并不是由一个外显子组成,但整个开放阅读框包含在一个单一的外显子中,这消除了各种结构异型体的PrP是由于RNA的拼接形成的.但并不排除存在像RNA 编辑及蛋白质的拼接等机理的存在[14].鼠、牛和羊的PrP基因是由3个外显子和2个内含子组成,而人的PrP基因是由2个外显子和1个内含子组成.以前认为地鼠PrP基因是由2个外显子组成,Li等人[15]发现在地鼠基因组中还存在1个新的外显子,它的序列同鼠的外显子2有83%同源性,而与牛和羊的外显子2具有76%同源性.此外显子在调节细胞表达PrP方面起作用.大鼠的完整PrP基因为16kb,其中外显子1,2,3分别由19～47,98bp和2kb组成,间隔2个2.2和11kb的内含子.外显子1和2是非编码区,而外显子3编码5′非翻译区、PrP基因完整开放阅读框以及3′非翻译区[16].在大鼠5′端启动子区可能含有富含G+C区以及Sp1,Ap-1和Ap-2结合位点,但没有TA TA box位点.这说明PrP基因可能是一个持家基因[16].最初有人认为PrP在成年动物脑组织中是组成型表达的,而在发育过程中可能是受调控表达.对其cDNA5′端进行分析发现其mRNA在不同位点起始,Nouthern杂交也说明鼠的不同组织中PrP mRNA水平各不相同,最高表达量在脑部和胎盘[16].原位杂交实验进一步证明,在鼠脑组织中PrP mRNA主要存在于海马组织的锥形细胞、丘脑和新大脑皮层的大神经元以及蒲肯野氏细胞;在胎盘组织中,高水平PrP mRNA不只定位于蜕膜细胞,同时也在卵黄囊的羊膜和中胚层中表达.而且PrP mRNA也在子宫肌层和精巢的精细管中表达,但在肺、脾以及肝和其他胎儿组织中没有检测到,这说明PrP的表达是组织依赖型的[17].3　朊病毒蛋白的一级结构 经克隆和序列分析,目前已获得了近40个物种的PrP核苷酸序列及由此推断出的氨基酸序列.整个开放阅读框的氨基酸序列同源性为70%,而成熟的蛋白质PrP23～231序列同源性为76%.在患病的人中,已发现在PrP序列中有12个残基位置发生点突变而在3个位置发生氨基酸残基的多态性变化.另外在53～90位的八肽重复区发现有2～9个八肽插入及1个八肽重复的缺失突变(图1).这些突变都是非保守性替代,它们同人的散发性、遗传性及传染性朊病毒疾病相关.8102大多数C JD和一部分GSS以散发形式存在.在这些病人中,PrP基因没有发生突变.目前也不知道在人体中致病的蛋白怎样以散发形式出现,有人曾推测可能是由于患病的动物和人的水平传播、PrP基因的自身突变以及PrP C向PrP Sc的自发转变造成的.现在已经证明这些疾病与PrP序列中某些位置的氨基酸残基如M129V,N171S和E219K等的多态性有关.图1　人的成熟朊病毒蛋白(PrP23-232)的氨基酸序列序列上面的残基指此处的氨基酸发生突变,序列下面的残基指此处的氨基酸发生多态性变化,序列中划线处残基指八肽重复区研究者最早观察到GSS以常染色体遗传的方式发病,而后发现羊瘙痒因子侵染鼠后发病的潜育期长短与PrP基因在108和187位密码子处氨基酸之间存在遗传连锁.这使得他们认为PrP基因发生突变可能是造成遗传性朊病毒疾病的原因.约10%C JD是家族性发生,这也说明C JD具有一定的遗传基础.人的PrP基因102位残基的点突变P102L的发生被证明同GSS存在遗传连锁,后来发现所有的GSS病人都含有此突变.现已证明人类遗传性朊病毒疾病的分子基础是PrP基因的突变.转基因研究也证明PrP基因的突变能引起神经退化性疾病.GSS P102L突变基因导入鼠中,表达出大量突变蛋白,结果使5个株系的鼠表现出中枢神经系统退化性疾病.这也说明朊病毒可由PrP基因突变后从头(de novo)产生.进一步在PrP 基因中引入点突变A113V,A115V和A117V,也造成病变.而且经脑内接种可以将此病传染给表达地鼠———鼠嵌合基因的转基因鼠.已发现在PrP序列的53～90位密码子区插入一段144bp的八肽重复序列同4个家族的C JD病人相连锁,而且这些家族起源于一个共同的祖先.有人也证明在53位残基处插入2～9个八肽重复序列都可引发朊病毒疾病.4　朊病毒蛋白的三维结构 PrP Sc与PrP C都由同一基因编码,其氨基酸序列完全相同.因此PrP Sc的形成是一种转录后修饰的过程[18].通过对PrP Sc与PrP C的比较研究发现两者并无共价修饰的区别[19].利用Fourier转换红外光谱(F TIR)和圆二色(CD)对两者结构进行比较,发现它们在二级结构上有很大区别:PrP C含40%的α-螺旋,而含有很少或几乎不含β-折叠,相反PrP Sc则含有43%的β-折叠及30%的α-螺旋[20,21].采用分子模式对PrP Sc与PrP C的三维结构进行预测,认为PrP C 是一个含有4个α-螺旋(H1-H4)的球形蛋白.在PrP Sc中有2个螺旋H1和H2形成4个β-折叠链.一个二硫键将H3和H4连接在一起,稳定PrP Sc和PrP C的结构(表1)[22].利用CD对50～89位氨基酸残基的八肽区重复片段的研究表明八肽区采用一种无规则9102的延伸型构象,此结构类似于多聚L-脯氨酸形成的左手螺旋结构[23].通过对一段包括90～145位氨基酸残基的合成肽段进行核磁共振(NMR)研究,发现这段肽段能以α-螺旋形式存在,但是受环境影响后可以形成分子间β-折叠结构.在疏水环境中检测到H1螺旋区有α-螺旋存在,在H2中则只有形成螺旋的倾向性.在所有已知的PrP氨基酸序列中,113-128位残基是最保守的.有人认为这段残基是在新生PrP Sc产生过程中PrP Sc和PrP C结合的中心结构域[24].利用多维异核NMR对大肠杆菌表达的地鼠朊病毒蛋白片段PrP90～231和鼠的朊病毒片段PrP121～231进行研究发现两者都呈现螺旋形式的结构,类似于PrP C(表1)[25,26].地鼠PrP90～231和鼠PrP121～231都含有3个α-螺旋(HA-HC),螺旋的残基所处的位置区别不大,而且HB与HC同预测的PrP C结构中H3和H4的位置相当.但是在地鼠PrP中参与螺旋形成的残基更多,地鼠PrPα-螺旋相对鼠PrP更长.鼠PrP121～231中含有2个包括4残基的反平行β-折叠片层,而地鼠PrP只发现一个类似的反平行β-折叠.在另一位置的残基构象表现出有形成β-折叠的倾向性,却没有表现出标准的β-折叠构型.在S2和HB之间环区(Loop165～171)在地鼠PrP的NMR结构中表现出有序性,在鼠PrP中却呈无序性,而此段环区据认为含有两种不同的构象,它同HC一起在稳定PrP C结构方面起着一定的作用.同鼠PrP121～231相比地鼠PrP90～231多出90～120段残基.在NMR谱中这段残基表现出一定的α-螺旋谱峰性质,同时又表现出无规则卷曲的谱峰特征.因此认为它可能含有瞬间结构的特征,能进行构象之间的快速转变.113～125段疏水残基聚集区表现出能选择多种构象的特征,因此这段残基在PrP C向PrP Sc转变的构象变化中可能起关键作用.这与前面的合成肽段90～145的NMR谱结果相符合. 对大肠杆菌表达的完整朊病毒蛋白的NMR研究表明整个朊病毒三维结构呈很长的舒展状态,可以分为2个结构域,其中N端含有23～120位残基,处于舒展的无规则卷曲状态,缺少确定的二级结构,具有很高的柔韧性.而C端包括121～231位残基,是一个球形结构域,由一个二硫键相连接的2个α-螺旋组成V形骨架,另一个α-螺旋和2条β-折叠链附着在此骨架上构成[27,28].对于致病形式的PrP Sc的三维结构,由于其在非变性溶液中的不溶性,很难得到它在溶液中的构象.因此这有待于固相NMR技术的发展,或利用其他方法来对其结构进行解析.表1　朊病毒蛋白PrP C和PrP Sc的二级结构的比较朊病毒蛋白α-螺旋β-折叠推测的正常蛋白PrP C结构H1109～122H2129～141H3178～191H4202～218推测的致病蛋白PrP Sc结构H3178～191H4202～218S1108～113　116～122S2128～135　138～144鼠PrP121～231的NMR结构HA144～154HB179～193HC200～217S1128～231S2161～164地鼠PrP90～231的NMR结构HA144～156HB172～193HC200～227S2161～1635　朊病毒蛋白的构象转变 对PrP基因的序列分析表明PrP C和PrP Sc具有相同的氨基酸序列和共价修饰,而利用F TIR和CD对其二级结构的研究又证明两者之间存在构象上的差别,那么PrP C是如何转变成PrP Sc的呢?研究者提出两种不同的机理(图2)[29]:一种转换模式认为PrP Sc的形成是一种0202图2　PrP C 向PrP Sc 转变的模式(a )“重折叠”模式,(b )“种子”模式核依赖的聚合过程,即“种子”模型,PrP Sc 低级聚合物充当种子.在没有“种子”存在时,PrP C 和PrP Sc 单体之间发生快速的可逆性构象变化,但PrP C 单体构象比PrP Sc 稳定.当PrP Sc “种子”存在时,它可通过与PrP Sc 单体的结合稳定PrP Sc 构象,加速PrP C 向PrP Sc的转变.对于这种稳定转换过程的障碍就是起始的核形成过程.低级聚合物的形成在热力学上并不是有利的,因为依靠分子间相互作用所获得的自由能不足以抵消结合所带来的熵增加,直到一个最小规模的核形成后这种状况才得到改观.这种模式表现出聚合反应的一些特征,如需要超过临界浓度的蛋白质浓度以及动力学反应是一个拖后的相变化.此模式能够解释经脑内潜育后才发病的朊病毒疾病.另一种转换模式是模板介导的转换过程,即重折叠模式.这种模式认为PrP Sc 构象比PrP C 更稳定,这种转换在热力学上有利但在动力学上却进行得十分缓慢,两者之间存在能量屏障.在这种模式中,PrP Sc 依靠催化PrP C 或一个不稳定的中间体的重排来提高转换,以形成更稳定的PrP Sc 构象.感染性将依赖于PrP Sc 结合和催化中间分子转换的能力.这种模式能够解释由于点突变而引起的遗传性朊病毒疾病.点突变的发生增加了不稳定的中间分子的数量同时加快它转换成PrP Sc 的速率.然而这两种模式并不是相互排斥的,在朊病毒繁殖过程中有可能是这两种模式共同作用.在体外实验中Caughey 和他的同事[30,31]利用预先存在的PrP Sc 把PrP C 转变成一种类似PrP Sc 的抗蛋白酶水解的结构异型体,这种异型体经蛋白酶K 消化后类似于PrP 27～30.因为只有很少数量的PrP C 发生转变,还存在大量预先加入的PrP Sc ,因此检测新生PrP Sc 是否具有感染性在技术上是不可能的.比较有意思的发现是利用3mol/L 盐酸胍对PrP Sc 进行预处理,造成PrP Sc 不可逆折叠,增加了新生的PrP Sc 的转换,这可能意味着PrP Sc 本身也需要一个构象的改变以适应转换过程.在体外条件下不同p H 、温度及缓冲液成分都影响PrP C 向PrP Sc 转换.有实验表明,在还原条件下特别是p H >7.0后,纯化的PrP 表现出高β-折叠含量,溶解度降低,类似于PrP Sc .而在氧化条件下表现出高的α-螺旋含量,类似于PrP C[32].体外转变实验不能证明PrP C 能够变成有感染性的结构异型体,这使人们更加怀疑是否在体内有别的因子参与PrP C 向PrP Sc 的转变.利用培养的细胞研究PrP 蛋白的合成和转变过程可以得知PrP C 向PrP Sc 的转变可能发生在细胞内吞过程.GPI 锚点蛋白一般定位于富含胆固醇的质膜表面.曾证明抑制胆固醇的合成,同时也抑制PrP C 向PrP Sc 的转变.进一步研究表明PrP C 和PrP Sc 共同定位于膜的穴样内陷类的结构域中,而且lovastatin 能够抑制PrP Sc 的形成.这些实验表明CLDs 可能是朊病毒合成的地方[33].Prusiner 和他的同事[34,35]利用转基因鼠研究朊病毒繁殖过程发现除PrP 外可能还有别的蛋白分子参与PrP Sc 的形成,此蛋白分子被命名为蛋白质X.突变分析发现在PrP C 分子结构表面有同蛋白质X 相互作用的不连续表1202位,它们是第167,171,214和218位氨基酸残基.从已知的PrP C三维结构得知这些残基位于PrP C的HB和HC形成的V型结构的开口处,214位和218位氨基酸残基侧链从螺旋的表面突出与环区的167位和171位残基形成一个不连续的表位,是蛋白质X结合的位置.Eden2 hofer等人[36]利用双杂交显示法(two-hybrid screen)证明地鼠PrP C同分子伴侣Hsp60之间存在特异的相互作用,其作用位点在PrP C的180～210位的残基.其他实验也表明PrP C和Hsp60存在于相同的亚细胞部位.由此可以推测Hsp60可能就是蛋白质X.一般情况下,在新生肽链的折叠和成熟过程中,糖基化起着非常重要的作用.PrP含2个N型寡糖链,由此推测这2个糖链在PrP Sc生成的构象转变过程中可能起着一定的作用[37].实验表明糖基化位点的残基发生突变后PrP C仍可转变为PrP Sc,并且在糖基化抑制剂突尼卡霉素(tunicamycin)存在的情况下,PrP Sc仍可合成.这些结果说明N型糖链对PrP Sc的形成并不是必需的.但有实验表明糖链的存在可以改变PrP Sc形成的效率.Taraboule等人发现经突尼卡霉素处理羊瘙痒因子感染的细胞后,导致潜育期缩短和PrP Sc的更快产生.体外实验也证明了这一点.在一种人的朊病毒疾病的患病个体中发现其PrP蛋白的183位残基发生突变使181位的糖基化失活,发生了遗传性海绵脑病.这些结果意味着PrP分子中糖链帮助维持正常的PrP C构象,它的缺失有利于PrP Sc的形成.6　朊病毒的种属特异性和株系特异性 体外实验证明PrP C能同预先加入的PrP Sc共同温育形成具有抗蛋白酶水解的结构异型体,这为PrP Sc的繁殖是通过PrP C向PrP Sc的直接转变的假设提供了证据.在PrP Sc的繁殖过程中存在朊病毒的种属特异性和株系特异性的现象.种属特异性是指一个物种对另一物种产生的朊病毒颗粒的侵染具有抗性的现象,其外在表现为潜育期的延长甚至不发病.例如正常的小鼠对由地鼠产生的朊病毒株具有抗感染的能力,但是转地鼠朊病毒基因的转基因小鼠却对地鼠产生的朊病毒株具有很高的感染性.而且当自身的PrP C缺失后,转基因小鼠对小鼠朊病毒株也表现出抗性.目前认为种属特异性的根本原因在于组成PrP的氨基酸一级结构的差异,造成三维构象上的不同所引起的.在完整PrP序列中鼠和地鼠共有14个氨基酸残基不同,而在构建成的鼠和地鼠嵌合基因中,鼠的112～180位残基代替相对应的地鼠基因.在这部分序列中有三个氨基酸残基不同:地鼠Met139→鼠Ile、地鼠Asn155→鼠Tyr和地鼠Asn170→鼠Ser.而这足以阻止地鼠的PrP Sc诱导嵌合的PrP产生抗蛋白酶K水解的蛋白结构异型体[38].从地鼠PrP三维结构上看出包含Met139,Asn155和Asn170三个残基的氨基酸片段形成的疏水区位于PrP C结构的表面,在转换过程中这段疏水区可能同PrP Sc发生相互作用.其他实验也表明96～167位氨基酸残基的不同对种属特异性的维持起关键作用[34].由此说明PrP一级结构决定其种属特异性.在朊病毒的繁殖过程中还存在株系的特异性,表现在潜育期长短不同、脑中受到损伤的部位不同和PrP Sc的蛋白酶K酶切位点不同形成不同分子量的蛋白几方面[39].这些特征即使是连续传代仍然保持.Teling等人[40]实验证明在FFI中特异的抗蛋白酶K水解片段去糖基后分子量为19ku,而在C JD中相应的片段为21ku.利用FFI和C JD病人脑中的提取物分别感染含嵌合人鼠基因的转基因鼠,特异地产生出19和21ku的PrP Sc.这些结果表明PrP Sc的2202构象是指导新生PrP Sc合成的模板.也就是说朊病毒繁殖的信息是贮存在致病蛋白的构象中,不同的株系代表不同的蛋白构象.7　PrP的功能 朊病毒疾病的发生表现在PrP Sc的积累,但是致病的根本原因是由于PrP C的缺乏,还是由于PrP Sc的积累,以及PrP C的生理功能是什么?这些还不清楚.Tobler等人[41]证实缺失PrP 的小鼠在昼夜节律和睡眠方式上发生了改变.这使人们想到至少存在一种人类遗传性朊病毒疾病FFI同PrP的正常功能有关.FFI病人中大多数丘脑核受到严重破坏,而丘脑回路的存在是维持正常睡眠节奏所必须的[42].还有实验报道缺失PrP的小鼠海马组织中G ABA介导的神经传递抑制受到干扰,而且长期记忆能力也减弱.Nishida等人[43]进一步证实PrP C蛋白对潜伏期学习和长期记忆的保持是必需的.C JD和GSS中痴呆的发生,可能是这些功能缺失的反应.上述结果意味着朊病毒病的发生可能是正常PrP C的缺失,而不是PrP Sc的积累所引起的.曾发现PrP C蛋白不仅限于中枢神经系统中,在鼠和羊的淋巴细胞中也表达,而且在患病羊的淋巴组织也发现PrP Sc的积累[44].PrP C是细胞膜蛋白,实验证明它参与T淋巴细胞的激活.研究还发现PrP八肽区与哺乳动物的RNP A1的核酸结合和链退火的八肽区有同源性,因此有可能同RNP一样具有NADH依赖的氧化还原酶活性[45].有实验发现,在PrP缺失的鼠中Cu/Zn超氧化物歧化酶活性降低,因此对细胞内氧化压力更敏感导致细胞更快死亡[46].还有实验表明朊病毒片段106～126能够调节小胶质细胞内的Ca2+浓度,从而激活小胶质细胞[47].这些实验是否意味着PrP C存在功能的多样性.参　考　文　献1　田波.亚病毒———病毒学的一个新分支.病毒学报,1985,1:190～1602　Alper T,Cramp W A,Haig D A,et 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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。

PrPC除实验表明，PrPC缺失虽不引起肉眼可见的行为和发育障 碍，但在整体动物水平来看可导致与昼夜节律有关的行为异常。在 神经系统水平，PrPC缺失可导致电生理参数方面的改变
2.3 参与淋巴细胞信号传导
PrPC可高水平地在人T、B淋巴细胞、单核 细胞及树突状细胞中表达，不同细胞中表达 PrPC的糖基组成、糖链形状及蛋自酶解的敏感 性都有差异。
[4].韩生成,田 波.朊病毒的基因及其蛋白质结构生物学的研究[J].科学 通报,1998,43(19):2017-2024
谢谢观赏！
2.1 细胞凋亡
在PrP敲除小鼠神经 元中，多种凋亡相关蛋自 显著增加，线粒体Ca2+ 含量改变、细胞色素c释 放，都表明PrP参与细胞 凋亡调控过程。
体外试验也显示PrPC能够保护人的神经元免受 Bax诱导的细胞凋亡，而缺失八肽序列或C端带有突变 的PrP均不具有该活性。
2.2 与神经系统的关系
T细胞的活化伴随着其表而PrPC的表达上调， 且PrPC在记忆T细胞比初始T细胞的表达水平高。
2.4 抗氧化
PrPC通过与铜原子形成复合物而发挥抗 氧化活性。PrPC借其八肽重复区最多可结合 4个铜原子。结合后形成的复合物具有抗氧 化活性，从而保护细胞免受氧化损伤。
朊病毒疾病
3.1 朊蛋白（prpc）与朊病毒(prpsc)的区别
3.3 朊病毒（prpsc）的复制
成核聚模型（传染型）
模板辅助型（遗传型、散发型？）
参考文献
[1].Laura Westergard1,Heather M. Christensen1, and David A. Harris*.The Cellular Prion Protein (PrPC): Its Physiological Function and Role in Disease[J].Biochim Biophys Acta, 2007 June ,1772(6): 629–644. [2].葛忠源.朊病毒的研究进展[J].中国牧业通讯,2009(2):10-12. [3].李俊,林东海.朊病毒的三维结构[J].生命的化学,2007 , 27(1):53-55

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。

朊病毒发现过程

1972年，普鲁希纳正在加州大学旧金山分校做住院实习医生。医院收治 了一位50多岁的女病人。这位老妇人的健康状况尚好，就是在半年前发 生了神经协调功能障碍。譬如说，在用钥匙开锁时，钥匙老是插不进领 孔，这样一个简单动作往往要重复上千次才能完成。随后，病人开始出 现聋哑、瘫痪和记忆力丧失，甚至连自己的名字也回忆不起来。这些症 状表明，病人患的是罕见的克雅氏症（CJD）。在入院后的第6个星期， 老妇人就病逝了。征得医院同意，普鲁希纳对老妇人的尸体进行解剖， 意外发现死者的大脑组织布满空洞，呈海绵状。无独有偶，患有“羊瘙 痒病”的病羊脑组织也是呈海绵状的。人和动物之间的这种联系，引起 了普鲁希纳的注意。他经过一系列的临床生化分析，并与人体神经系统 失调引起的多变硬化症和帕金森氏症作了对照研究，决定将羊痒疫的研 究作为他攻克海绵状脑病的突破口。

20世纪60年代，英国的两位科学家通过紫外 线或电离辐射处理破坏患羊瘙痒病的组织后， 发现其组织仍具感染性，因而认为“羊瘙痒病” 的致病因子并非核酸，可能是蛋白质。由于这 种推断不符合人们的一般认识，也缺乏有利的 实验证明，因而没有得到认同，甚至被视为异 端邪说。

1982年，普鲁希纳在其实验室中，纯化出引 起克雅氏症（CJD）病的病原体，并且证明该 病原体只有含蛋白质，而不含任何的核酸成分， 布鲁希纳医师将这新发现、特异的病原体命名 为普恩蛋白质，简称为PrP。即：朊病毒
朊病毒蛋白构成


构成朊病毒的蛋白质有两种形式。 一种是正常的细胞型，属蛋白酶敏感型，即容易被蛋 白酶分解； 另一种是异常的致病型，具有一定的抗蛋白酶消化特 性。异常型的朊病毒蛋白质经蛋白酶消化后还具有感 染性。 这两种蛋白质具有相同的氨基酸顺序，由同一基因编 码，但三维结构却差异很大，因此这种病原引起的疾 病称为构象病。

热点． 结合作者正在进行的抗朊病毒药物筛选的研究 ， 主要介绍 了国际上流行的几 种抗朊病毒药 物筛 选模
型 的原 理 与 方 法 以及 研究 最新 进 展 ．
关键词 ： 朊病毒 ； 药物； 筛选模型
中图 分 类 号 ：９ ５ １ Ｒ ６ ． 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：００５４ （００ ０ －２ ９０ １０ －８ ６ ２ １ ）４０ ８ －５
的验证 ；９ ４年 Ｐ ｃｈａｉ 报道 了刚果 红可 以 １９ ｏ ｃｉ 等 ｒ
ｌ 种化合物可以抑制致病性朊病毒聚集并有一 ７ 些药物已进行 了临床试验， 应用 于被感染 的动物 和人 的药 物 治疗 中 Ｊ２０ ．０７年 Ｄ ｈ—ｕａ等 以 Ｓ— ｏ ｒ ｅ Ｎ Ｂ细胞为模型确定螯形化合物柯衣定在抗朊病 毒活性和渗透血脑屏 障方面要优 于阿 的平 ；
离子 葡萄糖 硫 酸 盐 Ｄ ５０则 可 以延 迟 间 隙 期 的 Ｓ０ 开始并 在很长 一段 时间 内阻止 ＰＰ ｒ 的合 成 ， 刚 但 果红 虽然抑制 了病毒 接种体 的清除期 却增加 了脾
辽宁大学学报
自然科学版 第３ ７卷 第 ４期 ２１ ００年
Ｊ Ｒ Ｌ Ｏ ＬＡＯ Ｉ ＮＩ Ｅ Ｓ Ｔ ＯＵ ＮＡ Ｆ Ｉ Ｎ ＮＧ Ｕ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ
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Ｖ０ ． ７ Ｎｏ ４ ２ Ｏ 】３ ． Ｏ１
Ｏ 引言
朊 病毒疾 病 ， 又称可传 染性 海绵样 脑病 ， 括 包 牛海 绵状脑 病 （ Ｓ ， 一雅 氏症 （ Ｊ ， Ｂ Ｅ）克 ＣＤ） 库鲁 病
别是 在美 国和欧 洲 ， 研究 者 通 过建 立 一 系列 的抗
朊 病毒药 物筛选 模 型来筛选 治疗 朊病毒疾 病 的相 关药 物 ， 取得 了可喜 的成 果． 并 本文 就近年来 国内 外研究 者在 抗朊 病毒药 物筛选 过程 中所使用 的药 物筛选 模 型 的研 究进展 做一综 述 ．

有关朊病毒的⼏个经典实验有关朊病毒的⼏个经典实验近年来不断爆发的疯⽜病，引起了全世界的关注。

医学上称疯⽜病为⽜脑海绵状病，是⽜的⼀种致命性神经系统疾病。

现在我们知道朊病毒(prion)是引起动物及⼈的⼀种传染性病原，疯⽜病．⽺瘙痒病、⼈类海绵状脑病等都是感染朊病毒后发病的。

其实⼤约在300年前，⼈们已经注意到绵⽺⾝上患的“⽺搔痒症”，其症状表现为：丧失协调性，站⽴不稳，烦躁不安，奇痒难熬，直到瘫痪死亡。

为了搞清该病的致病因素，科学家们进⾏了许多实验。

实验⼀：病毒与细胞不同，⼀般⼩于100纳⽶。

科学家（斯但利?普鲁⾟纳）将患病脑组织提取液过滤后的滤液去感染正常动物，动物得病。

该实验说明病原不是细胞类⽣物⽽应该是病毒类。

实验⼆：20世纪60年代，英国⽣物学家T·Alper⽤紫外线等⼿段破坏患有⽺瘙痒症（⽺的类疯⽜病）⽺的脑组织中的核酸后，再将抽提物注射到健康脑中，仍有感染能⼒。

因为有核酸的病原体在破坏核酸后会丧失感染能⼒，于是，她提出疑问：瘙痒症的感染因⼦可能不含核酸？后来，美国有位年轻⼈普鲁⾟纳意识到这是⼀个前所未有的⼤问题，⽴即进⾏了研究。

实验三：普鲁⾟纳⽤多种理化因素，如紫外线照射、电离辐射、超声波以及80～100℃⾼温、甲醛、羟胺、核酸酶类处理病原，病原仍然具有感染性。

这些因素都是破坏核酸的，⽽病原对此表现出相当的耐受能⼒。

他再⽤破坏蛋⽩质的蛋⽩酶K、尿素、苯酚、氯仿等处理病原，处理后的病原不会感染正常动物。

总的来说，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；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。

由此可见，病原本质上是具有感染性的蛋⽩质。

实验四：普鲁⾟纳(1991)对⽺瘙痒病感染的培养细胞进⾏脉冲跟踪实验，证明正常的prp c 转变为prp sc是以prp sc为模板，结合prp c使它转换成与prp sc相同的构象。

普鲁⾟纳历经8年研究证实这个感染物确实不含核酸⽽只是蛋⽩质，且起名为朊病毒。

朊病毒
报告人：逍遥哥哥
一.朊病毒发现
• 1982年美国生物学家斯垣利·普鲁辛纳在研 究羊瘙痒病时意外发现一种新型亚病毒粒 子—朊病毒，类具有传染性的特殊蛋白质 颗粒，也是一种新型的蛋白质病毒。
二.朊病毒结构
• 人和动物细胞中正常朊蛋白称为PrPc，致 病性朊病毒蛋白为称为PrPSC ，两者是由 同一基因PRNP 编码的，其氨基酸序列完 全一致，质谱和气相测序以及别的生化研 究发现共价键也无变化，两者是异构体， 一级结构完全相同，本质差别在于它们构 象上的差异。
朊病毒造成的脑部病变
脑组织空泡
淀粉样颗粒沉淀
2.朊病毒与常规病毒的不同之处
2.1不含核酸
•朊（DNA或RNA）的病毒粒子。病毒与正常 的病毒最大的不同之处再与它是一种不含核 酸 •朊病毒本质上是一个蛋白分子。由动物体内 单一基因组基因即P R N P 编码。
2.2无免疫原性
• 免疫原性指的是能够刺激机体形成特异抗体，或致敏淋巴细胞的能 力。
2.4朊病毒对干扰素不敏感
• 干扰素是指在同种细胞上具有广谱抗病毒 活性的一类蛋白质， 其活性受基因的调 控， 涉及 RNA 和蛋白质的合成环节。
• 朊病毒不会刺激机体产生干扰素且对人工 注射干扰素不敏感。
阻遏 蛋白
操纵区
激
活
操纵区
蛋
白
细胞
干扰素基因 干扰素基因
干扰素
细
胞
各种抗病毒 蛋白
类别 病毒
左为正常朊蛋白PrPC，右为朊病毒蛋白PrPSC
PrPC 的 α螺旋为 42%，β折叠仅为3%，而PrPSC的 α螺 旋为30%，β折叠反而高达43。
三.朊病毒的形成（逆中心法则假说）
逆翻译

1982年
科学家发现了克雅氏病与疯牛病（Mad Cow Disease）之间的关 联，认为这两种疾病可能由同一种病原体引起。
1997年
英国科学家成功分离出引起疯牛病的病原体，并将其命名为朊病毒 。
02
朊病毒的传播与影响
朊病毒的传播方式
直接接触传播
通过与感染朊病毒的生物体直接接触，如破损皮肤、黏膜等，导 致病毒进入体内。
生物发光法
利用生物发光技术检测细 胞内是否存在异常代谢产 物，从而判断是否存在朊 病毒。
免疫学检测方法
酶联免疫吸附试验（ELISA）
01
利用特异性抗体与朊病毒结合，通过酶标记技术检测抗原抗体
复合物，判断是否存在朊病毒。
免疫荧光技术
02
利用特异性抗体标记荧光物质，在荧光显微镜下观察细胞内是
否存在荧光标记，以此判断是否存在朊病毒。
朊病毒的控制与管理
疫情监测与报告
建立完善的疫情监测和报告体 系，及时发现并控制疫情。
隔离与治疗
对疑似病例进行隔离，对确诊 病例进行治疗，降低死亡率。
资源整合与调配
整合政府、企业、社会等多方 资源，共同应对朊病毒疫情。
国际合作与交流
加强国际合作与交流，共同研 究朊病毒防治技术，分享防控
经验。
05
朊病毒研究展望
免疫沉淀法
03
利用特异性抗体与朊病毒结合，通过离心沉淀和洗涤，将抗原
抗体复合物分离出来，以此判断是否存在朊病毒。
分子生物学检测方法
1 2
聚合酶链式反应（PCR）
通过扩增朊病毒基因片段，判断是否存在朊病毒 。
基因芯片技术
利用基因芯片检测可疑样品中是否存在朊病毒基 因片段。
3

朊病毒的致病机理朊病毒又称蛋白侵染子，是一类能引起哺乳动物的亚急性海绵样脑病的不含核酸的传染性蛋白质分子病原体。

因能引起宿主体内现成的同类蛋白质分子发生与其相似的构象变化，从而可使宿主致病。

研究证明朊病毒蛋白(PrP)是由宿主基因编码的，其编码蛋白有两种形式:一种是正常人和动物细胞中的PrP，称为外PrPc，另一种是致病性PrP，称为PrPsc。

朊病毒致病原因是由于正常蛋白PrPc转变成PrPsc，，其致病机理有两种解释：一是重折叠模型(refolding model)，认为PrPsc分子起分子伴侣(molecular chaperone)的作用，能与PrPc分子相结合，形成杂合二聚体，然后PrPsc以自身为模板，诱使PrPc转变成PrPsc，从而形成了PrPsc二聚体，于是一个PrPsc分子就变成了2个PrPsc分子，如此倍增。

并且从PrPc到PrPsc的结构转变过程是不可逆的。

另一种解释是晶种模型(Seeding model)，认为PrPc分子本身有向PrPsc转变的倾向(一种平衡反应)，PrPsc能像晶种一样，稳定PrPc的构象，形成淀粉样蛋白沉淀，然后碎裂后又变成新的晶种PrPc。

蛋白质感染因子的增殖既不是由于基因过分表达，也不是因翻译量增加，而是由于正常分子的构象发生转变造成的。

因此这种病原体引起的疾病称构象病。

它的提出不仅在医学上是一新的发现，揭示了一种新的致病的机制，在分子生物学中心法则的发展过程中也是一个重大突破。

研究发现重组的PrPc在一定条件下(如酸性低浓度盐酸孤)可发生构象转变.并获得一定的抵抗蛋白酶水解的能力。

尽管其产物不等同于PrPsc，但为深入了解PrP构象转变提供了有价值的信息。

现在醉母阮病毒Ure2p和Sup 35p已成为研究PrP构象转变良好的实验模型[4]。

如果朊病毒的增殖是以改变正常PrPc 蛋白的空间结构为基础的,那么缺失PrPc 的机体对羊痒病有抵抗力。

朊病毒病摘要：概述了朊病毒的分子学特征，指出朊病毒实质上是一种具有侵染性的蛋白质颗粒。

同时详细介绍了常见的几种朊病毒病：库鲁病、克—雅氏病（CJD）、疯牛病（BSE），简要指出了其发病机理。

最后概括了朊病毒病的传播途径，以及预防和治疗措施。

以期可以普及并提高人们对朊病毒病的认识，加强人们对朊病毒病的防范意识。

关键词：朊蛋白；朊病毒病；海绵状脑病；传播Prion diseaseAbstract:This paper provided an overview of the molecular characteristics on prion protein , pointed out that the prion is in essence a protein of infectious particles. And it described several common prion disease in detail at the same time,such as Kuru, CJD, BSE, explained its pathogenesis briefly.At last it outlined the transmissional route of prion diseases, prevention and treatment measures. With a view to popularize and raise awareness of prion diseases, help people prevent infecting with them.Key words : prion; prion disease; transmissible spongiform encephalopathy; spread 朊病毒（prion，又称朊蛋白，普列昂或蛋白质侵染因子），是一种具有感染性和自我复制能力的蛋白因子[1]。

正常情况下PrP*的浓度很低， PrPSC的形成亦可以忽
略不计，但当出现以下三种情况时， PrPSC便会大量
地产生和积蓄：

A:发生传染性朊病毒病时，外源的朊病毒进入细胞， 并作为模板促使PrP*转变为PrPSC 。

B:散发性朊病毒病中，无外源的朊病毒参与，可能是
由于PrP*积蓄至足以自发产生PrPSC的水平，再通过正
N端两个保守区域
N端没有明确的结构，23-128个氨基酸残基组成 五个八肽重复区域 位于重复区域下游，高度疏水和保守的“疏水核心区 域”序列 此外“疏水核心区”上游的有亲水性区域
其他结构

N端和C端的信号肽序列 两个糖基化位点 二硫键：连接第二个和第三个α 螺旋 C端糖基化磷脂酰肌醇（GPI)

遗传物质：蛋白质 大小：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

特性：有可滤过性、传染性、致病性、对宿主范围的特异性、
对多种因素的灭活作用表现出极强的抗性

对人类最大的威胁：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
朊病毒病的类型

目前已知由朊病毒蛋白引起的人畜共患性传染病约有
反馈环道促使PrP*转变为PrPSC ，但这种情况通常很少 发生；另一方面，体细胞突变也可使PrPC失稳促使 PrP*转变为PrPSC 。

C:发生遗传朊病毒病时，突变的PrPC （△ PrPC ）作
为许多细胞正常代谢的一部分被合成和降解。△PrPC
的随机不稳定性比PrPC高，从而产生部分解折叠的单
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。

朊病毒蛋白有两种构象：正常型(PrPc)和致病型（瘙痒型）(PrPsc)。

两种构象的蛋白由同一染色体基因（PRNP）编码，其氨基酸序列完全一致，两者的分子量均为33～35 KD。

PrPC和PrPSc虽然具有完全相同的一级序列，但因构象上的差异导致生化性质显著不同：PrPC是可溶的单体，以α螺旋为主，易被蛋白水解酶K降解；PrPSc高度不溶，β折叠含量高，极易形成抗蛋白酶K水解的多聚体。

PrP的构象变化造成了其理化和生化性质的显著变化。

朊病毒蛋白正常的构象PrPC没有致病性, 但在一定的条件下可以转化成致病型PrPSc这种异常构象，从而引起传染性海绵状脑病的发生。

朊病毒的复制机理：这种具有感染性的因子主要由被称为PrP的蛋白质组成的。

这种蛋白质可以在细胞的质膜上找到（具体功能还不了解），但是与具有感染性的因子PrpSC与正常因子PrPC在形状上有一点不同。

科学家推测这种变形的蛋白质会引起正常的PrPC转变成具有感染性的蛋白质，这种连锁反应使得正常的蛋白质和致病的蛋白质因子都成为新病毒的材料。

在这个假说被提出来以后，产生PrP的基因被抽离出来，产生不同形状的突变基因被成功的定义和复制，研究实验鼠的结果为这个假说提供了支持，这些证据是强有力的，但并不是无可争议的。

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）。

致病型(PrPsc)蛋白作为“种子”，诱发正常型(PrPc)蛋白转变为致病型。

朊病毒的致病机理：朊病毒通过不断聚合，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。

原核生物转录的终止有两种主要机制。

一种机制是需要蛋白质因子ρ的参与,称为依赖ρ因子(ρfactor)的转录终止机制, 另一种机制是在离体系统中观察到,纯化的RNA聚合酶不需要其他蛋白质因子参与,可使转录终止,称为不依赖ρ因子的转录终止机制.。

通过磁共振成像（MRI）等神经影像 学手段观察脑部病变，辅助早期诊断 。
蛋白质检测
利用蛋白质组学技术检测脑脊液或血 液中朊病毒相关蛋白，实现早期诊断 。
04
朊病毒的治疗与预防
现有的治疗手段
药物治疗
使用抗病毒药物和免疫调 节剂来抑制朊病毒复制和 减轻症状。
干细胞治疗
利用干细胞移植来替换受 损的细胞，促进组织修复 和再生。
相关疾病的防治提供新的思路。
推动病毒进化与生态学研究
02
朊病毒作为一种独特的病毒，其进化与生态学研究有助于深入
了解病毒的演化历程和生态平衡。
促进生物安全和生物防御研究
03
朊病毒作为一种潜在的生物安全威胁，其研究有助于提高生物
安全和生物防御能力。
朊病毒研究的挑战与机遇
挑战
朊病毒的研究涉及到复杂的分子机制和生物 学过程，需要克服多种技术难题和科学难题 。同时，由于朊病毒疾病的潜伏期长、症状 不典型，给诊断和治疗带来很大困难。
02
朊病毒的分子结构与功能
朊病毒的基因组结构
朊病毒基因组由小的异常折叠的蛋白 质组成，称为PrPsc，与正常的PrPc 蛋白质相似但结构不同。
PrPsc基因组可在哺乳动物细胞中复制 并聚集，导致神经元死亡和海绵状病 变。
朊病毒的蛋白质结构
朊病毒的蛋白质结构由多个重复的α-螺旋结构域组成，这些 结构域在空间上形成卷曲螺旋结构。
机遇
随着科学技术的不断进步和研究的深入，朊 病毒研究将迎来更多的机遇。例如，基于朊 病毒复制机制的药物筛选、基于朊病毒结构 的药物设计和疫苗开发等，将为防治朊病毒 相关疾病提供更多可能性。同时，随着对朊 病毒认识的深入，将促进相关领域的发展和