病毒的结构 科学网—传染性蛋白的负面和正面（一） 打破分子生(5)

现在的问题是，既然prion是由动物自己的基因编码的，prion也是动物自己的蛋白质，怎么会引起传染病呢？答案就在蛋白质分子结构的改变。

蛋白质引起传染性疾病的原因是因为分子结构发生改变

蛋白质分子能够传递疾病的“异常”现象促使科学家对其机制进行研究。研究发现，引起疾病的prion蛋白和动物身体里面“正常”的prion蛋白虽然是同一种蛋白，氨基酸序列相同，但是却具有不同的结构。

“正常”的prion蛋白位于细胞膜的表面，通过糖脂与细胞膜相连，叫做PrPc，其中的“c”表示“cellular”，其生理功能还不很清楚。相反，引起疾病的Prion蛋白形状改变，叫做PrPsc，其中“sc”表示“scrapie”，即引起痒羊病的蛋白质。更重要的是，这种改变了形状的prion蛋白自身能够作为模板，将“正常”的prion蛋白变成自己的形状，即不断地把PrPc变成PrPsc，使得体内的PrPsc越来越多，形成纤维状的聚合物，再积累形成“淀粉样”（amyloid）的斑块，导致神经组织的损伤。

以自身的形状为模板，把PrPc变成PrPsc，正是这种蛋白质输出信息的手段，也是它“繁殖”自己的方式。它并不以自身的氨基酸序列为模板，合成新的prion蛋白，而是复制自己的形状，所以它输出的，并不是氨基酸序列的信息，而是分子形状的信息。Prion蛋白就是以这种方式，打破了“中心法则”中蛋白质分子中的信息不能被输出的说法。

PrPsc的“繁殖”，需要PrPc作为“原料”，这就可以解释为什么Prn-p基因被敲除的小鼠不会被传染上痒羊病，因为这些小鼠不能合成PrPc，没有原料供致病的PrPsc“繁殖”。

随后的研究发现，能够引起疾病的蛋白质不只Prion一种，而是有许多种，包括引起人类老年痴呆症的淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP，见本文第二部分）。这些蛋白也具有复制自己结构的能力，它们也具有传染性。不过与PrPsc可以传染给其它动物不同，这些蛋白质只在动物体内复制自己，不传染给其它动物，所以只是“体内传染”，但是它们的致病原理和PrPsc是一样的。

同时，类似Prion的蛋白质也不一定会引起疾病，而且还可以执行重要的生理功能（见本文第三部分），因此，我们把Prion翻译为“传染性蛋白”，意思是它们可以复制自己，这也符合Prusiner创造Prion这个词时的原意，而且其功能可坏可好，这就避免了“朊病毒”只能是致病源的意思。病毒的结构在本文中，我们还把Prion的意思扩大，包括所有能够自我复制的蛋白质，即有传染性的蛋白质，它们改变形状后的结构也叫做Prion型的结构。

在正常情况下，绝大多数蛋白都只有一种基本结构，以适合自己的生理功能，为什么传染性蛋白会有两种不同的结构呢？这就需要看一看蛋白质分子的结构是怎样形成的。

蛋白质分子中肽链的折叠机制

蛋白质是生命活动的执行者，除了催化细胞内数千种化学反应，蛋白质还在细胞和身体结构、生物防卫、信息传递上等方面起不可缺少的作用。这里说的“信息传递”，不是传递蛋白分子自身的信息，而是细胞外部和内部的信息，例如细胞表面的受体就是由蛋白质组成的，它们接收各式各样的外部信息，例如光信号、机械振动、温度、压力、酸碱度、渗透压、以及调节细胞生长分化的信号等，再传输到细胞内部。

不同的生理功能不仅需要不同的蛋白质，还需要蛋白质分子形成各自的结构和形状。形成不同结构和形状的生物大分子理论上可以走两条路线，一种是分支的：像灌木的树枝；另一种是不分支的，即线性的，像毛线绕成线团。前者在每个分支处都需要专门的酶，会使得生物大分子的合成和分解困难许多，所以只限于支链淀粉和多糖这样相对简单的分子。不分支的生物大分子只需要一种酶就可以完成将组成单位合成为大分子或将大分子分解为组成单位的过程，效率要高得多，核酸（DNA和RNA）和蛋白质这样的生物大分子都是线性的。但是线性的蛋白质分子也带来一个问题，它就像一根细长的绳子，是什么机制让它“绕”成不同的形状的？

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-87130-5.html