朊病毒假说

蛋白质可能是朊病毒病的唯一感染因子的想法是在 43 年前首次提出的。从那时起，这一话题一直存在争议。尽管目前尚无证据证明这种假说，但许多证据表明感染因子不是基于核酸的。另一方面，也有一些证据支持蛋白质至少不是朊病毒病的唯一成分。还有许多悬而未决的问题有待解答，因此朊病毒假说仍未得到最终结论。

什么是朊病毒病？

朊病毒病，以前也称为亚急性海绵状脑病、慢病毒病和可传播性痴呆，是发生在人和动物身上的可传播性神经退行性疾病。在动物中发现的朊病毒病被称为海绵状脑病（BSE）和羊搔痒病。羊搔痒病，常见于绵羊和山羊，是最知名的朊病毒病之一，在欧洲已知超过 200 年，目前在许多国家存在。在人类中发现的朊病毒病类型可以分为克雅氏病 (CJD)、格斯特曼-施特劳斯勒综合征 (GSS) 和库鲁病。然而，这种疾病在人类中非常罕见，大约每百万人口中有一人患病。然而，研究人员对这种疾病给予了特别的关注，因为朊病毒病有可能通过食用受感染组织传播到不同的物种。事实上，1986 年，英国牛群发生朊病毒病 BSE 爆发，引起了更多关注。英国大部分人口可能都食用过受感染的产品。当研究人员发现克雅氏病与 BSE 有关时，这种担忧得到了证实。^[1]

此外，大约 70 年前，发现羊搔痒病可以在绵羊之间传播，后来传播到老鼠身上。这种传播的起因很可能是由于意外地使用了来自患有羊搔痒病的动物的疫苗。研究人员认为病毒是感染因子。然而，某些证据与这种假说不一致。由于无法直接识别这种病毒以及感染因子表现出抵抗灭活核酸的治疗方法的特性，这种假说受到了挑战。因此，朊病毒假说被提出来作为对朊病毒病如何传播的另一种解释。朊病毒假说，也被称为蛋白质仅假说，认为蛋白质而不是病毒或细菌是朊病毒病的感染因子。^[1][2]

什么是蛋白质假说？

蛋白质假说或朊病毒假说认为，错误折叠的朊病毒蛋白而不是病毒或细菌是导致朊病毒病传播的感染因子。^[1]

支持朊病毒假说的证据

即使从最初发现朊病毒病开始，很明显，朊病毒病的感染因子与传统微生物（如病毒和细菌）不同。阿尔珀的实验支持了这种观察结果。阿尔珀用多种波长的紫外线照射受羊搔痒病影响的小鼠脑，这种条件会灭活所有核酸，以观察对羊搔痒病感染因子的影响。然而，感染因子的水平没有变化。这种结果表明感染因子很可能不是基于 DNA 或 RNA 的，因为即使当紫外线辐射接近吸收光谱的峰值时，似乎对该因子没有影响。阿尔珀认为，即使是最有效的修复系统，如果感染因子是基于核酸的，也应该检测到下降。然而，相同的研究所不支持朊病毒假说。根据这项研究，如果感染因子是基于蛋白质的，那么当在约 280mu 的紫外线下照射时，感染因子的下降将出现。然而，观察到的下降不足以产生统计学差异。换句话说，这项研究对于感染因子是否是基于蛋白质的仍未得出结论。^[3]

最近的研究似乎在识别感染因子方面取得了重大突破。根据“鉴定一种与羊搔痒病朊病毒一起纯化的蛋白质”一文，在受羊搔痒病感染的仓鼠脑中发现了一种抗蛋白酶的朊病毒蛋白 (PrPsc)，这种蛋白在健康的仓鼠脑中不存在。这种蛋白质的分子大小在十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶中约为 27,000 到 30,000 道尔顿。研究人员能够通过其对蛋白酶 K 的抗性来区分这种蛋白质与其他蛋白质。最初的结果表明这种蛋白质的含量与感染因子的等级相关。^[4]事实上，Gabizon R 的“免疫亲和纯化和中和羊搔痒病朊病毒感染性”表明感染性在整个 PrPsc 纯化过程中保持不变。在这项研究中，当从受羊搔痒病感染的仓鼠脑中提取的 PrPsc 经过洗涤剂脂质蛋白复合物处理时，该复合物破坏了 PrPsc 蛋白的结构，羊搔痒病感染性下降了 100 倍。PrPsc 与感染性之间的直接相关性表明 PrPsc 最有可能参与感染过程。（18）此外，研究表明编码 PrP 的基因在受朊病毒感染的脑和健康的脑中是相同的。这种结果表明 PrPsc 和 PrPc（正常的 PrP 蛋白）之间的差异是由于翻译后活动造成的（21）。另一个强有力地支持朊病毒假说的证据来自于 PrnP-/- 的证明。缺乏正常和突变型 PrP 蛋白的这种基因的小鼠没有表现出羊搔痒病的迹象（29），这支持了 PrP 蛋白必须在朊病毒病过程中存在的假说。此外，2001 年，Soto 及其团队在体外用少量 PrPsc 成功地将 PrPc 转换为 PrPsc 样结构。这种过程被称为蛋白质错误折叠循环放大 (PMCA)。PMCA 使朊病毒能够以加速的速度产生，并且目前广泛用于研究朊病毒病。这一发现也是 PrPsc 触发进一步错误折叠并作为朊病毒复制催化剂的证据（31）。