课程：

• 1、羊的dna和人接近吗
• 2、转基因羊是什么
• 3、朊病毒的存在在进化学上有什么意义？大家什么看法呢？
• 4、朊病毒的复制并非以核酸为模板，而是以蛋白质为模板。是指它自身的复制繁殖还是类似于DNA复制那里的复制？
• 5、朊病毒在最开始是怎么产生的？

羊的dna和人接近吗

接近。

羊的基因和人的基因相似度高达95%，并且在很多活性物质的DNA表达上和人完全一样，羊胚胎中的活性物质在参与人体组织细胞更新过程中起到同样的生物学作用。

转基因羊是什么

转基因羊（Gene）是将目标基因（如可促进长个、抗病的基因或有药用价值的人类基因）注射到羊受精卵的细胞核中，由这种整合有外源基因的受精卵再发育成的羊，称为“转基因羊”。转基因羊可产出人类所需耍的产品、药品或其他物质。

朊病毒的存在在进化学上有什么意义？大家什么看法呢？

朊病毒（Proteinaceousinfectionparticle,简称prion,又称朊蛋白,普列昂或蛋白质浸染因子）是一种具有感染性和自我复制能力的蛋白因子.虽然它们在细胞内具体的活动和复制机制还不是很清楚,但是它们通常被认为是引起一系列传染性海绵状脑病(Transmissiblespongiformencephalopathies;TSEs,如疯牛病Bovinespongiformencephalopathy,BSE,羊搔痒症Scrapie）的根源.这些疾病对脑组织结构的影响都是致命的. 朊病毒最早是由美国旧金山加利福尼亚大学的斯坦利·B·布鲁辛纳博士（StanleyB.Prusiner）于1982年发现的.推测朊病毒仅由蛋白质组成,没有核酸.在这之前,科学家认为所有的病原体（细菌、病毒等）都有可自我复制的核酸. 这种具有感染性的因子主要由被称为PrPc(c代表细胞cellular)的蛋白质组成的,可以在细胞的膜上找到.此PrPc正常结构为4个螺旋结构,由于不明原因使其中两个螺旋结构异构为褶板样结构,变成具有感染性的因子PrpSC（Sc代表Scrapie）.PrpSC无法被正常的蛋白酶分解,堆积在脑组织中,尤其是神经细胞,引起神经细胞凋零(Apoptosis).继而星状细胞移除凋零死亡的神经细胞,形成脑组织空洞化.根据脑部受损的区域不同,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；如果感染大脑皮层,则会引起记忆下降. 朊病毒没有引起免疫系统察觉的原因是,它们的“安全形式”从个体出生的一刻起就存在于体内.“危险”朊病毒与之的差别只是它们的折叠结构有细微的差别. 朊病毒在直接与受感染的组织接触时感染性很强.例如,人们可能会因为注射直接来源于人类脑下垂体的生长激素而感染。

朊病毒的复制并非以核酸为模板，而是以蛋白质为模板。是指它自身的复制繁殖还是类似于DNA复制那里的复制？

朊病毒增殖机制的研究现状

朊病毒为一不含核酸的蛋白感染因子，能引起哺乳动物中枢神经组织病变。它是由正常形式的蛋白（PrPC）错误折叠成致病蛋白（PrPSc）而组成的。两种结构异型蛋白来源于同一基因。朊病毒的增殖是通过PrPC构象转变成为PrPSc而实现的。

关键词：朊病毒 增殖 构象转化

Abstract: Prion is a protein-only infectious particle which is devoid of nucleic acids. It can cause the deposition of denatured protein in mammalian central nervous system. It is composed of scrapie form of the prion protein (PrPSc) which was converted by the misfolding of cellular form of prion protein (PrPC). The two proteins with different conformations, PrPC and PrPSc, are encoded by the same gene. Prion reproduces itself through the conformational change from PrPC to PrPSc.

Keywords: Prion Reproduce Conformational change

Prion一词创于1982年用来命名可转移性海绵状脑病的致病因子[1]。80年代中期我国学者译之为朊病毒。Prusiner博士也因朊病毒的发现而获得诺贝尔生理和医学奖。朊病毒是一种新型的蛋白感染因子，1983年“植物和动物亚病毒病源：类病毒和朊病毒国际会议”正式把朊病毒归入亚病毒领域[2]。它能引起人和动物的可转移性神经退化疾病，如人的震颤病（KURU病）、克雅氏病（CJD）、吉斯综合症（GSS）和致死性家族失眠症（FFI）以及动物的羊瘙痒病（Scrapie）、牛海绵脑病（BSE 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生物体产生认知和运动功能的严重衰退直至死亡。其临床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型蛋白积累，无免疫反应[3]。Prusiner等人的大量试验证明这些疾病是由于细胞正常蛋白的错误折叠形成的致病蛋白—朊病毒蛋白（Prion Protein, PrP）在脑中积累而引起的[4]。1995年英国疯牛病的大规模爆发及有12人已确诊因食用病牛肉受到传染而患CJD病[5，6]，使朊病毒的研究再度成为热点。

一．朊病毒一般性质：

朊病毒的早期认识多源于羊瘙痒病的研究，它是一种具有侵染性且不含核酸的蛋白质。朊病毒蛋白(PrP)分子量为27，000至30，000，是构成朊病毒的基本单位，PrP本身不具有侵染性，由3个PrP分子构成的“朊病毒单位”具有高度侵染性。PrP 还能聚合成杆状颗粒，约由1000个PrP构成的这种杆不单独存在，总是排列成丛。杆和丛都有传染性[7，8]。PrP由17种氨基酸，246个分子组成[7]。它包括两种形式[9]：细胞型（the normal or cellular form of prion protein, PrPc）和异常型（the pathogenic or scrapie form of prion protein , PrPSc）。PrPC分子量33—35KU，含一对二硫键和2个N 型复合寡糖链，二硫键和糖基化残基都在PrP的C端。N端含22个氨基酸残基组成的信号肽序列，C端含由23个氨基酸组成的糖基磷酸肌醇锚受体结合位点（GPI）[10]。PrPC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）[11]。PrPSc与PrPC具有下列不同生化特性：（1）在非变性去污剂中PrPSc是不溶的[12]；（2）PrPSc具有相对的抗蛋白酶水解特性[13]；（3）PrPC和PrPSc都依赖GPI附着在细胞膜表面，经磷酸肌醇脂酶C（PIPLC）酶解后PrPC从膜上释放出来,而PrPSc不释放，TritonX-100进行相分配后，PrPC处于水相,而PrPSc处于TritonX-100相中[14]；（4）特异的抗体只与PrPSc有血清反应，而与PrPC无反应，证明两者含有不同的构象表位[15]。（5）糖基化比例和部位不同，PrPSc糖基化比例要低于PrPC[16]。

二.朊病毒基因及表达：

朊病毒蛋白本身并不含有核酸，它是由宿主染色体基因编码的。迄今已克隆了人、25种非人灵长类动物、仓鼠、小鼠、大鼠、牛、绵羊、水貂、大捻和阿拉伯大羚羊等的朊病毒蛋白基因，并推导和测定了它们的序列。人的朊病毒蛋白基因定位于20 号染色体短臂上，小鼠的朊病毒蛋白基因位于第2号染色体短臂上，有研究者认为PrP基因为一持家基因[17]。朊病毒蛋白的RNA并不是由一个外显子组成，但整个开放阅读框（ORF）包含在一个单一的外显子中，这消除了各种结构异构体的朊病毒蛋白是由于RNA的拼接而翻译成的。但不排除象RNA编辑及蛋白质的拼接等机理的存在[18]。

对 cDNA5’的分析发现其mRAN在不同位点启始，Northern杂交也说明鼠的不同组织中朊病毒蛋白mRNA水平各不相同，最高表达量在脑部和胎盘，这说明朊病毒蛋白的表达是组织依赖型的[19]。

三．朊病毒的感染、增殖和构象转化：

虽然作为传染性海绵脑病（朊病毒病）原型的绵羊痒病已有260多年历史，但直至1982年Prusiner首次提出朊病毒假说人们才认识到它的病源物。目前，其假说中蛋白质致病部分已为大多科学家接受，但朊病毒的感染途径、增殖方式仍存在争议。

1. 传染途径：

Jackson[20]认为人感染朊病毒病有三种可能途径：一是遗传突变，使朊病毒蛋白失去细胞型而易于折叠成致病型；二是医源性感染，如角膜转移手术中的捐献者为朊病毒的感染者[21]，注射用的人生长激素和促性腺激素是提取于朊病毒病患者的腺垂体[21]；三是饮食感染，如食用朊病毒病患者的脑组织[21]。而Alter [21]不认为遗传突变是感染朊病毒的病因，他提出自然得病学说，认为PrPSc可能是PrPC翻译后转变而成的。

2．朊病毒增殖的可能机理：

大多学者认为有一编码朊病毒氨基酸序列的基因组，但此DNA不存在于朊病毒中，而是正常哺乳动物基因组的一部分。朊病毒的感染可活化或改变这一基因，使之转译出蛋白质。亦有人认为朊病毒中存在某种小的核酸片段，它可能是基因活化的扳机。此片段插入到寄主细胞染色体的PrP基因前面，即在此基因转录起始位点之前，插入的核酸片段可作为基因表达的启动子或强化子。如果朊病毒本身只含有蛋白质，PrP本身可能结合到DNA控制PrP基因转录的区域而起到同样的作用。大多数结合到DNA上的蛋白质都趋向于阻遏基因的表达，但一种蛋白质刺激其本身合成的现象并不是没有先例[22]。

此外，有少数学者认为朊病毒是通过与生物中心法则不同的信息流来增殖的。它可能先由PrP转译成RNA或DNA，然后再合成子代PrP。这一过程需要逆转译酶和逆转录酶，前一种酶还从未被发现过，也可大胆设想朊病毒的氨基酸序列可直接作为模板合成新的蛋白质分子，但这种蛋白质指导的蛋白质合成也从未被发现过[22] 。

可见，朊病毒增殖的研究不仅对这类特殊病原物是重要的，还牵连到生物中心法则，是一个十分有意义的问题。

3.朊病毒蛋白的构象转化：

大多学者认为PrPSc的是由PrPC转变而成。对于朊病毒基因的序列分析表明PrPC和PrPSc具有相同的氨基酸序列和共价修饰，而利用FOURIER变换红外光谱（FTIR）和圆二色谱（CD）对其二级结构的研究证明两者之间存在构象上的差别，牛朊病毒成熟蛋白正常型（bPrPcL）中α-螺旋约占36.1%, β-折叠约占11.9%，无规则卷曲约占33%，转角约占19%[23]而PrPSc则含43%的β-折叠，及30%的α-螺旋 [24,25] 。

有研究者观测到在酸性条件下PrP有两种折叠途径，通过对人PrP的90-231残基片段[26]和鼠PrP的121-231残基片段在pH4.0的研究发现一个折叠平衡反应的中间体，这个中间体构象主要为?-折叠[27]，专家推测它就是PrPC向PrPSc转变反应的中间体。最近对人的PrP91-231的研究表明，在酸性条件下PrP可折叠成几乎全是?-折叠的可溶单体[20]。现认为溶解性、pH、氧化还原电位共同决定PrP折叠途径[20,28]。还有实验证明肽链内部疏水基团之间的作用[29]和肽链与金属离子结合情况[30]影响PrP折叠方式。

那么，PrPC是如何转变成PrPSc的呢？研究者提出两种不同的机理[31]：一种转换模式认为PrPSc的形成是一种核依赖的聚合过程，即“种子”模型。PrPSc低级聚合物充当“种子”。在没有“种子”存在时，固有的PrPC和极少量PrPSc单体之间发生快速的可逆性构象变化。这是一平衡反应，PrPC单体构象比PrPSc稳定。当条件适宜时，PrPSc分子之间可互补缔合而变得稳定。从而使平衡式向PrPSc方向反应，直至形成一稳定的“种子”。这个“种子”可通过互相粘着而继续生长，最后碎裂成小的感染单位。对于这个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，此模式能解释经脑内潜育后才发病的朊病毒疾病。此模式已有科学实验支持[32]。

另一种转化模式是模板介导的转换过程，即重叠模式。这种模式认为PrPSc构象比PrPC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，两者间存在着能量屏障。在这种模式中，PrPSc依靠催化PrPC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PrPSc构象。感染性将依赖于PrPSc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PrPSc的速率。但此模型还无科学实验支持。

实际上，这两种模式并不是互相排斥的，在朊病毒繁殖过程中可能是这两种模式共同作用。 四．致病原因： 经过将近20年的研究，朊病毒本质及引起细胞死亡的原因依然不清楚。现在大多学者认为PrPSc是致病物。到目前为止最高浓度的富集制备物中每105个PrP单体包含一个感染单元[33]。已有许多假说解释海绵化和神经细胞丢失的机制。研究表明PrP106-126片段对神经有直接的毒害作用[34]。当缺乏PrPC时神经元被氧化的可能性增大，这表明PrPC可能有抗氧化的功能[35]。亦有人提出PrPC具有调整程序细胞死亡的功能，在感染过程中PrPC缺乏而导致细胞死亡。最近有许多报道在朊病毒感染的脑神经组织中发现了大量程序性细胞死亡，还不清楚这些细胞是否是由朊病毒的感染而引起的[20]。 但是，亦有深刻系列的实验证明PrPSc本身并无毒性。这些学者认为PrPSc的感染引起PrPC的缺乏，而PrPC的缺乏才是朊病毒病的真正病因 [36，37，38]。

五．展望：

人们在结构水平上认识朊病毒已取得重要进展。这包括PrPC的结构、折叠动力学和可能转变成PrPSc的折叠途径的特点。蛋白酶消化敏感性实验和脑组织杂交分析证明PrPSc可采取不同的构象，所以我们现在至少已经知道朊病毒有不同的株型且相互杂交。朊病毒传播和致病的必需区域已被限定为两个不同片段，共同区域只包含106个残基，除在朊病毒构象方面取得喜人进展外，还没有人通过纯化、重组技术在体外获得有侵染活性的朊病毒蛋白。所以蛋白致病假说仍无法被证实。但随着X-射线衍射技术、核磁共振光谱等技术在朊病毒研究中的应用，朊病毒结构的研究即将取得成功，其功能学的研究已成为科研的工作重点，相信不久的将来，人们一定能揭开朊病毒的面纱，最终攻克朊病毒病难关。

详见：

朊病毒在最开始是怎么产生的？

朊病毒最开始发现时期是在一九七二年，一位美国加利福利亚大学神经学、病毒学和生物化学教授——普鲁塞纳用小鼠为研究模型，研究羊瘙痒症，在研究中发现羊瘙痒症的病原体其实是一种蛋白质，这种新型的蛋白质致命因子被他称为朊病毒。在往后的研究发现不仅仅是羊瘙痒症的病原体是朊病毒，疯牛病、人的雅氏病都是朊病毒引起的。

在当代生物学家的研究中，还发现了人类与绵羊、牛、鼠类等多种动物的朊病毒基因具有高度的同源性，这揭示了不同生物种类的朊病毒可能具有共同的起源，并且朊病毒是具有传染性的，可以通过多种途径进行病毒传播，如果食用了感染朊病毒的生物，食用者并会感染致病性朊病毒；人类如果使用了朊病毒感染者的眼角膜、脑膜移植、在手术中使用了被污染的医疗器械，也会感染致病性朊病毒，也就是如今医学上所说的医源性感染。

朊病毒的影响远远超出我们的想象，如果人类或者其他种类在感染朊病毒后，生育繁殖了下一代，那朊病毒还会通过遗传影响到下一代，在二零零七年，瑞士的一个科学家小组公布了朊病毒的快速检测方法和朊病毒疫苗方面取得突破，虽然还没有有效的治疗方式，但是相信我们的医学迟早可以战胜朊病毒。

现在朊病毒病在欧洲这些地方已经能得到了基本控制，主要是通过严格控制已经感染了朊病毒的动物不能进行出售、食用等流通途径，将朊病毒在人类传染的源头将其扼杀在萌芽之中，其实朊病毒并不是一无是处，令人避之不及，实验证明朊病毒可以促进干细胞的繁殖和记忆的形成，也可以作为生物电子行业中的导线。