斯坦利.B.普鲁辛纳荣获1997年诺贝尔生理学或医学奖
20世纪60年代,英国生物学家阿尔卑斯用放射处理养组织,破坏DNA和RNA后,其组织仍具感染性,因而认为“羊瘙痒症”的致病因子并非核酸,而可能是蛋白质。由于这种推断不符合当时的一般认识,也缺乏有力的实验支持,因而没有得到认同,甚至被视为异端邪说。1947年发现水貂脑软化病,其症状与“羊搔痒症”相似。以后又陆续发现了马鹿和鹿的慢性消瘦病(萎缩病)、猫的海绵状脑病。最为震惊的当首推1996年春天“疯牛病”在英国以至于全世界引起的一场空前的恐慌,甚至引发了政治与经济的动荡,一时间人们“谈牛色变”。1997年,诺贝尔生理医学奖授予了美国生物化学家斯坦利.B.普鲁辛纳(Stanley.B.Prusiner),因为他于1982年发现发现了一种新型的生物——朊病毒(Prion)。
斯坦利.B.普鲁辛纳(Stanley.B.Prusiner)
严格来说,朊病毒算不上传统定义的“病毒”,因为不具备自我复制和传染性的核酸物质(或称 基因),它仅仅只是蛋白质家族的一个异类。我们知道,蛋白质是一切生命的物质基础。对人类而言,尽管蛋白质家族也存在其他一些具有毒性成员,但对现有科学技术并不构成实质性挑战。朊病毒的出现,彻底打破这一宁静。
它可以忍耐170℃高温仍保持活性;对紫外照射、电离辐射、超声杀活等都有相当耐受能力;对甲醛、羟胺等化学试剂也有极强抗性;核酸酶对它无计可施;甚至强力溶解酶蛋白酶K也难以彻底灭活;更令人头疼的是,朊病毒自身就是蛋白质,与人体正常的PrPc蛋白在一级结构(氨基酸序列)上没有差别,免疫系统无法识别并免疫。
朊病毒
朊病毒可以像幽灵一般侵入人体而不被察觉,在经长达1年之久的潜伏后,可致库鲁病(Kuru)、克雅氏病(CJD)、阿尔茨海默症(AD)、格斯特曼综合症(GSS)、致死性家族失眠症(FFI)等多种病症的发生。此外,朊病毒亦可以变异体形式感染其他高等哺乳动物,有报告记录的就多达二十多种,如疯牛病、僵尸鹿、羊瘙痒症、水貂脑软化、猫海绵状脑病等。
传统中心法则
朊病毒的发现不仅在医学上具有重要的价值,在生命科学上也具有非常重要的意义,它揭示了世界上没有核酸也可以扩增的病原体,这对20世纪的基因学说和传统传染病学说是一个重要的补充和挑战。
中心法则主体是“遗传信息从‘DNA→RNA→蛋白质’的表达”,其中,只有核酸物质可自我复制延续。朊病毒“蛋白质→蛋白质”过程,在一定程度虽然与“信息不能从蛋白质转移到蛋白质”冲突,但整个过程朊病毒并没有创造蛋白质数量,它仅是异化常规蛋白质以实现信息传递,因而并不影响中心法则主体的正确性。截至目前,人类有且只发现朊病毒这一特例,至于“蛋白质→蛋白质”是否具有普遍性,暂无法证实。而且,朊病毒的难题尚未完全攻克,其自我复制过程是否有其他因素强制干预也不得而知。故而,朊病毒只能作为一个特例补充,进一步完善中心法则内容。
朊病毒困扰人类长达数百年甚至更久,从上世纪50年代初首次正式研究朊病毒,人们除了了解其蛋白质真身外,70余年时间里几乎毫无技术性突破,感染朊病毒的死亡率依然是100%。朊病毒确实给人类带来太多挑战,这不单单是一系列尚未攻克的疑难杂症,其在分子动力学、分子生物学、遗传学等多个领域均带来新课题。
2019年,普鲁辛纳团队在《科学转化医学》杂志上发文[1],以最新技术检测了百余份人类大脑标本,发现阿尔茨海默病(AD)患者脑内存在β淀粉样蛋白和tau蛋白的朊病毒形式。而且奇怪的是,年轻患者脑内的tau朊病毒水平更高,40岁患者约是90岁患者脑内水平的32倍!再一次颠覆了我们的认知。
人们仅仅是发现和认识朊病毒,就已两度斩获诺奖。未来,我们不但需要攻克朊病毒,甚至还可以受朊病毒强大生存能力的启发,为人类世界及走向外太空创造价值。而这些,都远不止一个诺奖所能企及。
资料来:腾讯、网易
整理:王京波