病毒是一类个体极微小的生物,它没有细胞结构,其构成也很简单,一般只有蛋白质组成的外壳和由核酸组成的核心。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,还有一类生物与一般病毒不一样,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。
1.朊病毒的发现
早在300年前,人们已经注意到在绵羊和山羊身上患的“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,直至瘫痪死亡。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“羊搔痒症”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“羊搔症症”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),因为他发现了一种新型的生物——朊病毒(Piron)。
2.朊病毒的性质与结构
期但利·普鲁辛纳经过多年的研究,终于初步搞清了引起搔痒病的病原体即阮病毒的一些特点。他发现阮病毒大小只有30一50纳米,电镜下见不到病毒粒子的结构;经负染后要见到聚集而成的棒状体,其大小约为10~250 x 100~200纳米。通过研究还发现,朊病毒对多种因素的灭活作用表现出惊人的抗性。对物理因素,如紫外线照射、电离辐射、超声波以及80~100℃高温,均有相当的耐受能力。对化学试剂与生化试剂,如甲醛、羟胺、核酸酶类等表现出强抗性。 对蛋白酶K、尿素、苯酚、氯仿等不具抗性。在生物学特性上,朊病毒能造成慢病毒性感染而不表现出免疫原性,巨噬细胞能降低甚至灭活朊病毒的感染性,但使用免疫学技术又不能检测出有特异性抗体存在,不诱发干扰素的产生,也不受干扰素作用。总体上说,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;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。由此可见,朊病毒本质上是具有感染性的蛋白质。普鲁辛纳将此种蛋白质单体称为朊病毒蛋白(PrP)。
3.朊病毒病
除上文提到的几种由朊病毒引起的疾病均发生在动物身上外,人的朊病毒病已发现有4种: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)。临床变化都局限于人和动物的中枢神经系统。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。
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,即人家族性朊病毒传染;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。至于人和动物问是否有传染,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。
4.致病机制
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PrPsc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。
5.研究进展及有待解决的问题
目前对朊病毒的研究侧重两个方面。其一,朊病病毒本身的分子结构、遗传机制、增殖方式、传递的种间屏障、毒株的多样性等;其二,肮病毒病的致病机理及治疗方法等。其中对有些问题已有了实质性的进展。如测定了一些朊病毒蛋白分子结构,建立了分子模型;测定了PrP基因的结构及编码蛋白的序列,并比较了人、仓鼠、小鼠、绵羊、牛、水貂之间PrP的同源性均高于80%;已测定的25种非人灵长类动物和人PrP序列的同源性为92.9%~99.6%;建立了朊病毒的疾病谱;1994年又发现了新型克一雅氏综合症(vCJD);1997年WHO TSEs专家会议提出了各种人朊病毒的诊断标准,诊断方法也时有报道,如生物测定法、单克隆抗体法等;2000年2月,美国政府宣布,在用老鼠做实验后发现,环四吡咯(cyclic tetrapyrrole)可用于治疗和预防“疯牛病”及相关疾病。
尽管朊病毒的研究取得了许多成绩,但目前还有许多问题尚待解决。例如,朊病毒一个感染单位是许多PrPsc分子的聚合物还是若干个PrPsc分子混合物中为数不多的某种特殊分子;PrPc和PrPsc的精确结构及其在转变中产生的结构变化;体外试验产主的PrPc有无感染性;毒株多样性形成的机制;PrP的生理机能;朊病毒进入脑的通路和其与脑病变的关系;朊病毒病的诊断标准、防治药物、流行趋势预测等。
6.朊病毒发现的意义
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。http://www.biox.cn/content/20050411/10139.htm
疯牛病病毒就属于朊病毒
朊病毒比较奇特的一点就是没有核算就是一条蛋白质而已
它进行生殖的时候,存在着逆转录,一般而言,都是根据核酸来组成蛋白质,
朊病毒的逆转录就是指病毒能根据自己的蛋白质构成反转出原始的核酸构成,然后再进行复制,生殖下一代,生殖完成以后,又会恢复到蛋白质状态.
仅疯牛病病毒。现生物界认为其蛋白质为遗传物质。