史坦利·布鲁希纳|为拯救患上绝症的妻子,他转行进入哈佛研究朊病毒( 二 )
中心法则是现代生物学中最重要最基本的规律和现代生物学的理论基石,该法则最早由DNA双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克于1958年提出 。
根据中心法则,遗传信息的流动方向为:DNADNA(DNA的自我复制),DNARNA(转录),RNA蛋白质(翻译),以及逆转录病毒的RNARNA(RNA的自我复制),RNADNA(逆转录) 。
然而,朊病毒是蛋白质,不含有任何DNA和RNA,也就是没有遗传物质,但是却能自我复制和传播疾病 。朊病毒看起来是生物,但却又违背了“中心法则”,朊病毒的发现让现代生物学的理论基石摇摇欲坠 。
朊病毒的致病机制
1991年,发现朊病毒后的第9年,布鲁希纳成功阐明了朊病毒的致病机制 。
朊病毒实质是一类具有感染性的特殊蛋白,朊病毒(Sc型PrP型蛋白)接触到了生物体内正常的C型PrP蛋白,导致C型的变成了Sc型,通过蛋白变构来批量复制自己 。
所以,朊病毒依然是由基因编码的,通过改变正常PrP蛋白的构象来实现自我复制和传播疾病 。
还好,现代生物学的理论基石——中心法则不需要修正了 。严格说来,朊病毒这个翻译名称并不合适,因此现在也用朊粒或朊蛋白来称呼Prion 。
中国学者的贡献
自朊病毒发现以来,科学家们陆续在人类、动物、植物、真菌和细菌中发现了朊病毒 。其中人的朊病毒病已发现4种:库鲁病、克雅氏病、GSS综合征及致死性家族性失眠症 。
2019年1月21日,西北农林科技大学生命科学学院许晓东课题组在Nature Communications发表研究论文,首次发现由病毒编码的朊病毒,该发现将朊病毒从细胞生物扩展到了非细胞的病毒世界,证实了朊病毒在自然界的普遍存在 。
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2020年6月8日,武汉大学生命科学学院细胞稳态湖北省重点实验室梁毅研究组等在Nature子刊Nature Structural & Molecular Biology在线发表了题为:Cryo-EM structure of an amyloid fibril formed by full-length human prion protein 的研究论文 。
首次在原子水平上解析了全长朊病毒蛋白纤维的高分辨率冷冻电镜结构(2.70 ?) 。
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该研究在原子水平上揭示了PrP由PrPC向PrPSc结构转变的机制,启示不同的病理突变体在调节朊病毒蛋白构象转化中可能发挥着不同的作用,并使得发展新的基于PrP纤维结构的Prion疾病治疗药物成为可能,具有重要的科学意义 。
参考文献:
[1]http://www.cureffi.org/about/
[2]https: //doi.org/10.1093/nar/gkaa616
[3]https://www.wired.com/story/sleep-no-more-crusade-genetic-killer/
来源:生物世界
作者:王聪
责编:田栋梁
校对:臧恒佳
制版:舒茜
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