朊病毒分子生物學(xué)

1、二、朊病毒的來(lái)源 朊病毒一直存在于世界，是正?；蛟?129位編碼纈氨酸或甲硫氨酸位置發(fā)生突 變。 三、朊病毒的結(jié)構(gòu) 朊病毒是由（PrP）蛋白構(gòu)成，它發(fā)現(xiàn)于生物體， 甚至是健康的人和動(dòng)物體上。正常形態(tài)的蛋白質(zhì) 被稱(chēng)為PrPC,而傳染的形式被稱(chēng)為PrPSc 這種疾 病最早發(fā)現(xiàn)在羊身上。 斯坦利由于發(fā)現(xiàn)PrpSC（一普里朊）和PrPC具 有相同的一級(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸序列）而具有不同的 二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)（構(gòu)象），打破了以往蛋白質(zhì)的 一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)（一條序列一種結(jié)構(gòu)）的 定律，而獲得了1997年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 Prion的結(jié)構(gòu)模型，左PrPc，右PrPSc 朊病毒的核磁共振圖譜 四、人和動(dòng)物

2、朊病毒病 人阮病毒?。?1：克雅氏綜合癥(CJD) 克雅氏病是罕見(jiàn)的早老性癡呆病，其潛伏期可長(zhǎng)達(dá)十年， 發(fā)病后期人的大腦被毀損，最后昏迷死亡。在歐洲、美洲、 大洋洲等各地的發(fā)病率約為百萬(wàn)分之一。 2：庫(kù)魯?。↘urmm) 庫(kù)魯病潛伏期長(zhǎng)，自430年不等，起病隱匿，前驅(qū)期患 者僅感頭痛及關(guān)節(jié)疼痛，繼之出現(xiàn)共濟(jì)失調(diào)、震顫、不自 主運(yùn)動(dòng)，后者包括舞蹈癥、肌陣攣等，在病程晚期出現(xiàn)進(jìn) 行性加重的癡呆，神經(jīng)異常。 3：格斯特曼綜合癥(GSS) GSS大部分病例是家族性的。GSS與CJD和庫(kù)魯病類(lèi)似， 但不完全相同，其發(fā)病年齡為1579 歲，平均約43 歲， 較CJD（克雅氏綜合癥） 年齡小。疾病發(fā)展慢，病

3、程1 11 年，平均5 年，比CJD 和庫(kù)魯病長(zhǎng)，平均死亡年齡約 為48 歲。 4：致死性家族失眠癥(FFI) 一種遺傳性疾病，病因?yàn)殡玫鞍谆颍≒RNP基因） C178和C129突變，PRNP基因產(chǎn)物PrPc結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，易 轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSC，啟動(dòng)連鎖反應(yīng)，結(jié)果PrP在CNS尤其在 丘腦大量沉積，病理表現(xiàn)為丘腦和CNS其他部位神經(jīng)元 變性、空泡形成和膠質(zhì)增生臨床失眠癥狀突出 動(dòng)物阮病毒病 1:羊瘙癢病(scrapie of sheep and goat) 2:水貂傳染性腦病(transmissible mink encephalopathy,TMM) 3:鹿慢性退行性變(chronic wast

4、ing disease of deer, CWD) 4：牛海綿狀腦病(bovine spongiform encephalopathy, BSE) 5：貓海綿狀腦病(feline spongiform encephalopathy, FSE) 人和動(dòng)物朊病毒病的共同特點(diǎn)： 1、潛伏期長(zhǎng)； 2、病理學(xué)特點(diǎn)： （1）神經(jīng)原、神經(jīng)軸索、星狀細(xì)胞、樹(shù)枝 細(xì)胞呈進(jìn)行性空泡化； （2）神經(jīng)膠質(zhì)增生； （3）細(xì)胞外淀粉樣變性蛋白沉積，形成光 鏡下可見(jiàn)的病理學(xué)特征：羊搔癢病相關(guān)纖 絲，CJD表現(xiàn)為淀粉樣蛋白斑。 五、朊病毒的復(fù)制模型 第一個(gè)模型 朊病毒復(fù)制是在protein-only heterodimer模

5、 型下建立的. 該模型是假定一個(gè)單一的PrPSc分子與一個(gè) 單一的PrPC分子結(jié)合并催化其轉(zhuǎn)化成 PrPSc。這兩個(gè)PrPSc分子,可以繼續(xù)轉(zhuǎn)換成 PrPC。 （PrPc內(nèi)生內(nèi)生） PrP與與PrPSc之間反之間反 應(yīng)應(yīng)) （PrP轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為PrPSc) （PrPSc的累積）的累積） 第二個(gè)模型 這種模型是假設(shè)PrPSc只是纖維,捆綁PrPC fibril結(jié)束,把它轉(zhuǎn)化成PrPSc。如果是這樣的 話(huà),那么朊病毒數(shù)量會(huì)呈線性增長(zhǎng),形成更長(zhǎng) 的纖維。但PrPSc和傳染粒子的數(shù)量都會(huì)快 速增長(zhǎng)，這一現(xiàn)象可在染病毒致病中觀察 到。這也可以解釋fibril的破碎，發(fā)現(xiàn)其指數(shù) 的增長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致fibril

6、生長(zhǎng)和fibril破碎 （感染）（感染） (伸長(zhǎng)伸長(zhǎng)) （構(gòu)象變化（構(gòu)象變化) (破碎成多個(gè)部分破碎成多個(gè)部分) 六、朊病毒的傳播途徑 朊病毒的傳播途徑包括：食用動(dòng)物肉骨 粉飼料、牛骨粉湯；醫(yī)源性感染，如使用 腦垂體生長(zhǎng)激素、促性腺激素和硬腦膜移 植、角膜移植、輸血等。朊病毒特點(diǎn)是耐 受蛋白酶的消化和常規(guī)消毒作用，由于它 不含核酸，用常規(guī)的PCR技術(shù)還無(wú)法檢測(cè) 出來(lái)。朊病毒存在變異和跨種族感染，具 有大量的潛在感染來(lái)源，主要為牛、羊等 反芻動(dòng)物，未知的潛在宿主可能很廣，傳 播的潛在危險(xiǎn)性不明，很難預(yù)測(cè)和推斷。 朊病毒可感染多個(gè)器官，已知的主要為 腦髓，但在潛伏期內(nèi)除中樞神經(jīng)系統(tǒng)外， 各種組織器

7、官均有感染，且感染多途徑， 除消化道外，神經(jīng)系統(tǒng)、血液均可感染， 預(yù)防難度大，人畜一旦發(fā)病，6個(gè)月至1年 全部死亡，100%的死亡率。 七、朊病毒的致病機(jī)理 無(wú)論是病毒、細(xì)菌還是真菌，它們能夠傳 染并在新宿主體內(nèi)繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)均是核 酸（DNA或RNA）。而Prions的傳染性只 是通過(guò)蛋白質(zhì)PrPSc來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果將這一致 病蛋白注入健康動(dòng)物體內(nèi)，PrPSc可“繁 殖”，并致病。 1、逆中心法則假說(shuō)、逆中心法則假說(shuō) Prion發(fā)現(xiàn)之前，我們認(rèn)為所有的病原體都 是通過(guò)核酸進(jìn)行復(fù)制的。 Protein hypothesis闡述，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)也可 以不依賴(lài)核算進(jìn)行復(fù)制，這一假設(shè)完全顛 覆了中心法則中遵

8、循的核酸是復(fù)制信息的 中心 Central dogma of molecular biology PrPSc為自己編碼，即PrPSc指導(dǎo)PrPSc的合成， 蛋白質(zhì)本身作為遺傳物質(zhì)；與中心法則相比，蛋白 質(zhì)可以逆翻譯為mRNA，然后逆轉(zhuǎn)錄DNA。 2、結(jié)晶假說(shuō)、結(jié)晶假說(shuō) 該假說(shuō)認(rèn)為PrP蛋白在有PrPSc分子的情 況下形成結(jié)晶時(shí)，晶格中的PrPc分子有螺 旋構(gòu)象轉(zhuǎn)變成PrPSc的折疊構(gòu)象.由此可見(jiàn) PrP蛋白的構(gòu)象轉(zhuǎn)變并無(wú)核酸活動(dòng)的參與。 3、構(gòu)型誘變假說(shuō)、構(gòu)型誘變假說(shuō) PrPSc可誘導(dǎo)正常的PrPc轉(zhuǎn)變成PrPSc，這一轉(zhuǎn) 變完全是翻譯后過(guò)程，為蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生 變異。正常的PrPc主要由

9、4個(gè)螺旋環(huán)組成，其氨 基端有15個(gè)氨基酸是PrPSc 的結(jié)合區(qū)域；當(dāng)有 PrPSc 與之接觸后，PrPc就會(huì)發(fā)生構(gòu)象改變， 螺旋減少，折疊增多 ，繼而轉(zhuǎn)變成PrPSc。改 變前后在蛋白質(zhì)特異性方面存在較大差異。 4、誘導(dǎo)假說(shuō)、誘導(dǎo)假說(shuō) 宿主細(xì)胞中含有PrPSc合成的遺傳信息， 但受到高度調(diào)節(jié)，難以激活。PrPSc的侵染 其作用正是在于激活為其編碼的細(xì)胞基因， 從而保證PrPSc大量增殖的順利進(jìn)行。 5、核酸參與假說(shuō)、核酸參與假說(shuō) 美國(guó)學(xué)者Deleault等認(rèn)為正常的Prions蛋白 向其致病形式的有效轉(zhuǎn)換需要寄主RNA分 子的參與，雖然Prions蛋白和RNA分子處于 不同的細(xì)胞位置，但是有理

10、由相信RNA分 子起著胞內(nèi)分子傳導(dǎo)的作用。 八、預(yù)防措施 一是堵漏洞，嚴(yán)把海關(guān)進(jìn)出口國(guó)門(mén)，嚴(yán)禁從 瘋牛病疫區(qū)進(jìn)口動(dòng)物源性飼料、生物制品 和與牛相關(guān)制品 二是查內(nèi)源，加強(qiáng)對(duì)本土羊瘙癢病的篩查， 監(jiān)測(cè)瘋牛病，預(yù)防醫(yī)源感染 三是強(qiáng)基礎(chǔ)，加強(qiáng)對(duì)朊病毒發(fā)病機(jī)理、傳染 途徑、滅活消毒手段的研究 四、人和動(dòng)物朊病毒病 人阮病毒?。?1：克雅氏綜合癥(CJD) 克雅氏病是罕見(jiàn)的早老性癡呆病，其潛伏期可長(zhǎng)達(dá)十年， 發(fā)病后期人的大腦被毀損，最后昏迷死亡。在歐洲、美洲、 大洋洲等各地的發(fā)病率約為百萬(wàn)分之一。 2：庫(kù)魯?。↘urmm) 庫(kù)魯病潛伏期長(zhǎng)，自430年不等，起病隱匿，前驅(qū)期患 者僅感頭痛及關(guān)節(jié)疼痛，繼之出現(xiàn)

11、共濟(jì)失調(diào)、震顫、不自 主運(yùn)動(dòng)，后者包括舞蹈癥、肌陣攣等，在病程晚期出現(xiàn)進(jìn) 行性加重的癡呆，神經(jīng)異常。 3：格斯特曼綜合癥(GSS) GSS大部分病例是家族性的。GSS與CJD和庫(kù)魯病類(lèi)似， 但不完全相同，其發(fā)病年齡為1579 歲，平均約43 歲， 較CJD（克雅氏綜合癥） 年齡小。疾病發(fā)展慢，病程1 11 年，平均5 年，比CJD 和庫(kù)魯病長(zhǎng)，平均死亡年齡約 為48 歲。 4：致死性家族失眠癥(FFI) 一種遺傳性疾病，病因?yàn)殡玫鞍谆颍≒RNP基因） C178和C129突變，PRNP基因產(chǎn)物PrPc結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，易 轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSC，啟動(dòng)連鎖反應(yīng)，結(jié)果PrP在CNS尤其在 丘腦大量沉積，病理表現(xiàn)

12、為丘腦和CNS其他部位神經(jīng)元 變性、空泡形成和膠質(zhì)增生臨床失眠癥狀突出 人和動(dòng)物朊病毒病的共同特點(diǎn)： 1、潛伏期長(zhǎng)； 2、病理學(xué)特點(diǎn)： （1）神經(jīng)原、神經(jīng)軸索、星狀細(xì)胞、樹(shù)枝 細(xì)胞呈進(jìn)行性空泡化； （2）神經(jīng)膠質(zhì)增生； （3）細(xì)胞外淀粉樣變性蛋白沉積，形成光 鏡下可見(jiàn)的病理學(xué)特征：羊搔癢病相關(guān)纖 絲，CJD表現(xiàn)為淀粉樣蛋白斑。 朊病毒可感染多個(gè)器官，已知的主要為 腦髓，但在潛伏期內(nèi)除中樞神經(jīng)系統(tǒng)外， 各種組織器官均有感染，且感染多途徑， 除消化道外，神經(jīng)系統(tǒng)、血液均可感染， 預(yù)防難度大，人畜一旦發(fā)病，6個(gè)月至1年 全部死亡，100%的死亡率。 3、構(gòu)型誘變假說(shuō)、構(gòu)型誘變假說(shuō) PrPSc可誘導(dǎo)正常的PrPc轉(zhuǎn)變成PrPSc，這一轉(zhuǎn) 變完全是翻譯后過(guò)程，為蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生 變異。正常的PrPc主要由4個(gè)螺旋環(huán)組成，