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进击的朊病毒

无辣不欢 生信者言 2022-03-29


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万物皆有法,大自然的一切事物都遵循一定的规律,而科学的目的就是去发现、去解释这些规律。


如果把科学比作武林,那么各大门派都有自己的至高法则,如牛顿三大定律之于物理,元素周期表之于化学,中心法则之于生物。



中心法则是Crick于1958年提出的,用以表示生命遗传信息的流动方向或传递规律,是现代生物学的理论基石。但是朊病毒的出现使得中心法则受到严峻挑战,江湖一时掀起“血雨腥风”。

别人笑我太疯癫,我笑他人看不穿


事情要从上个世纪50年代讲起。


在南太平洋岛国新几内亚的原始森林中,住着一群蓝精灵,不,住着一个原始土著部落,他们自称弗雷人。部落内流行着一种叫库鲁病的怪病,患病的人会颤抖、说话变得含糊不清,看起来就像是痴呆了一样,病情严重的时候还会毫无征兆地手舞足蹈起来,最终他们会失去所有记忆,在癫笑中死去。



起初,人们认为库鲁症是一种高发遗传疾病。可是有一位叫盖杜谢克的科学家不信邪,他始终认为库鲁症是一种传染病。他毅然前往新几内亚的原始森林,对库鲁症展开调查。经过几轮调查,盖杜谢克始终没有发现原因。


直到一日,部落给一位因库鲁症去世的人举行悼念仪式。族人将逝者的头颅割下,取出脑花,分给在场的每一个人(敲黑板,喜欢吃脑花的朋友注意了!)。盖杜谢克将脑花带回了实验室,他脑洞大开,将脑花中抽取的蛋白移植到猩猩的脑洞里,最终猩猩出现了库鲁症的症状。



盖杜谢克得出结论:库鲁病的病原是一种侵害大脑和神经系统的慢性病毒,它以脑组织为主要寄主。1976年,因对库鲁病研究的贡献,盖杜谢克获得了诺贝尔生理学或医学奖。但是,当时人们并不知道始作俑者就是朊病毒。


我变故我在


早在300年前,朊病毒就已经在匿名作乱了。当时,人们注意到绵羊身上患有“羊瘙痒症”,其症状为丧失协调性,站立不稳,烦躁不安,奇痒难忍,直至瘫痪死亡。而语言学的证据显示该疾病可能早在2000年前就已经出现。


直到1982年,美国科学家普鲁辛纳才发现羊瘙痒症是由一种具有传染性的蛋白因子引起的,并首次将其命名为朊病毒(Prion),朊病毒这才以真面目示人。在提取朊病毒的过程中,仓鼠发挥着至关重要的作用。因为普鲁辛纳最早使用小鼠模型研究羊瘙痒症,由于小鼠感染周期长,提取工作费时费力。直到转用感染周期更短的仓鼠,普鲁辛纳才最终成功提取到朊病毒。(猛戳:仓鼠有三宝:卖萌、模型、细胞好)。1997年,普鲁辛纳也因为在朊病毒研究的突出贡献,获得了当年的诺贝尔生理学或医学奖。



笛卡尔说,我思故我在;朊病毒说,我变故我在。朊病毒何以在不带任何遗传物质的情况下,实现自我复制?关键就在这个“变”字。


其实朊病毒蛋白本来是正常蛋白(PrPc),兢兢业业地在神经系统中发挥着自己的重要作用。但是由于一些未知的原因,它们中间出了一个“叛徒”,发生了错误折叠,构象从α-螺旋变为β-折叠片,变成致病型蛋白(PrPsc),它能催化其他蛋白发生构型变化而转变成朊病毒。只要少量朊病毒就能催化神经系统中的蛋白发生构型变化,产生更多的朊病毒,从而渐渐破坏整个神经系统。


谈牛色变


江湖中人都喜欢大块吃肉,大碗喝酒,花和尚鲁智深也不例外。一日,鲁智深来到郑西坡,不,镇关西的牛肉铺子买下酒菜,先要了十斤瘦肉,不要半点儿肥的,又要了十斤牛筋,不带半点儿肉。


若干年后,鲁智深时常想起三个问题:我是谁?我从哪里来?要到哪里去?据说,这是关于疯牛病最早的记载(误)



时光如歌,岁月如梭。说话间,时间来到了1996年,那是一个春天,有一位老人,在,咳咳。英国爆发了震惊世界的疯牛病事件,成千上万头牛发疯后死亡。


一时间,人们谈牛色变。疯牛病的可怕之处不仅在于能使牛变得疯狂,而且能传染给人类。人感染的“疯牛病”叫作新型克雅氏病(vCJD),主要表现为逐渐加剧的智力衰退、记忆力下降,最终会发展为痴呆。对人类患者的调查表明,他们都食用过可能患有疯牛病的牛肉,科学家们推测,这种新型疾病也许是因为食用带病牛肉引起的。



朊病毒引起神经退行性疾病,它会把大脑吃的千疮百孔。其主要的传播方式是食用被感染个体的肉,因为其耐高温,烹煮无法将其杀死。朊病毒潜伏周期很长,可达数十年,但是一旦发病,病情便会迅速恶化,几乎无计可施,只能等死。


疯牛病固然可怕,但自从被发现以来,一直受到密切关注,病牛和病人都得到了谨慎的处理,疫情一直被控制在很低的水平。进入21世纪,全球范围内仅有零星的发病案例,所以除非收到警告,否则不必因为害怕得“疯牛病”而不吃牛肉。


好家伙、坏家伙、怪家伙



亦正亦邪的人物最是吸引人。金庸笔下的杨过,加勒比海上的杰克船长,亦或是漫威宇宙的小贱贱死侍,都能圈粉无数。在生物圈,朊病毒也是个亦正亦邪的角色,使得无数科学家为之魂牵梦绕。


它是一个好家伙,饱受争议,依然“惩恶扬善”。江(研)湖(究)传(表)闻(明):朊病毒可以促进长期记忆的形成,长期记忆的形成就是新突触连接的建立,在这些突触中,PrPc会转化形成PrPsc聚合物,PrPsc能够刺激相应蛋白的合成,长期记忆得到维持;朊病毒还能维持髓鞘的形成,保护神经元;促进造血干细胞的增殖;甚至可以作为生物电子行业中的导线。



它又是一个坏家伙,带来了诸多疾病和危害。朊病毒引发的病症主要出现在高级哺乳动物身上,可引发疯牛病、羊瘙痒症、海豹脑海绵化症、库鲁症、克雅氏病、致死性家族失眠症等等。它如同死神一般,一旦感染,发病致死率100%,无药可医。



它更是一个怪家伙,不生不灭,金刚不坏。科学家们至今也无法解释朊病毒是如何产生的,更无法消灭它。朊病毒特殊的结构赋予了它惊人的抵抗力:高温300℃仍有感染力;高压灭菌器对它没辙;甲醛、强碱无法灭活它;对紫外线、γ射线表现出很强的抵抗力;作为一种蛋白质,很多蛋白酶无法破坏它。

 



它无处不在,从细菌到真菌,从植物到动物,到处都有足迹;


它神秘莫测,没有生命,也不会死亡;


那天,人类终于想起被朊病毒支配的恐惧。




编辑:Anymore

文字:无辣不欢


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回复文字:果然科学,给你看另一篇好玩的文章。


回复文字:好好学习,收听喜马拉雅FM电台栏目《一分钟听懂NGS基础概念》,让生信分析不再遥不可及。

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