《朊病毒分子生物学》演示PPT

1、朊病毒 一、一、朊病毒（virino）的发现 1982 年,美国的Pruisner 博士和他的同 事分离纯化出一种高度感染性的特殊糖蛋 白,称为抗蛋白酶蛋白( PrP) , 经实验认为羊 痒病的感染因子可能是一种不含核酸的蛋 白质,并取名为朊病毒蛋白。 二、朊病毒的来源 朊病毒一直存在于世界，是正常基因在 129位编码缬氨酸或甲硫氨酸位置发生突 变。 三、朊病毒的结构 朊病毒是由（PrP）蛋白构成，它发现于生物体， 甚至是健康的人和动物体上。正常形态的蛋白质 被称为PrPC,而传染的形式被称为PrPSc 这种疾 病最早发现在羊身上。 斯坦利由于发现PrpSC（一普里朊）和PrPC具 有相同的一

2、级结构（氨基酸序列）而具有不同的 二级和三级结构（构象），打破了以往蛋白质的 一级结构决定高级结构（一条序列一种结构）的 定律，而获得了1997年的诺贝尔生理学或医学奖。 Prion的结构模型，左PrPc，右PrPSc 朊病毒的核磁共振图谱 四、人和动物朊病毒病 人阮病毒病： 1：克雅氏综合症(CJD) 克雅氏病是罕见的早老性痴呆病，其潜伏期可长达十年， 发病后期人的大脑被毁损，最后昏迷死亡。在欧洲、美洲、 大洋洲等各地的发病率约为百万分之一。 2：库鲁病（Kurmm) 库鲁病潜伏期长，自430年不等，起病隐匿，前驱期患 者仅感头痛及关节疼痛，继之出现共济失调、震颤、不自 主运动，后者包括舞蹈

3、症、肌阵挛等，在病程晚期出现进 行性加重的痴呆，神经异常。 3：格斯特曼综合症(GSS) GSS大部分病例是家族性的。GSS与CJD和库鲁病类似， 但不完全相同，其发病年龄为1579 岁，平均约43 岁， 较CJD（克雅氏综合症） 年龄小。疾病发展慢，病程1 11 年，平均5 年，比CJD 和库鲁病长，平均死亡年龄约 为48 岁。 4：致死性家族失眠症(FFI) 一种遗传性疾病，病因为朊蛋白基因（PRNP基因） C178和C129突变，PRNP基因产物PrPc结构不稳，易 转变为PrPSC，启动连锁反应，结果PrP在CNS尤其在 丘脑大量沉积，病理表现为丘脑和CNS其他部位神经元 变性、空泡形

4、成和胶质增生临床失眠症状突出 9 动物阮病毒病 1:羊瘙痒病(scrapie of sheep and goat) 2:水貂传染性脑病(transmissible mink encephalopathy,TMM) 3:鹿慢性退行性变(chronic wasting disease of deer, CWD) 4：牛海绵状脑病(bovine spongiform encephalopathy, BSE) 5：猫海绵状脑病(feline spongiform encephalopathy, FSE) 10 人和动物朊病毒病的共同特点： 1、潜伏期长； 2、病理学特点： （1）神经原、神经轴索、星状

5、细胞、树枝 细胞呈进行性空泡化； （2）神经胶质增生； （3）细胞外淀粉样变性蛋白沉积，形成光 镜下可见的病理学特征：羊搔痒病相关纤 丝，CJD表现为淀粉样蛋白斑。 五、朊病毒的复制模型 第一个模型 朊病毒复制是在protein-only heterodimer模 型下建立的. 该模型是假定一个单一的PrPSc分子与一个 单一的PrPC分子结合并催化其转化成 PrPSc。这两个PrPSc分子,可以继续转换成 PrPC。 （PrPc内生内生） PrP与与PrPSc之间反之间反 应应) （PrP转化为转化为PrPSc) （PrPSc的累积）的累积） 第二个模型 这种模型是假设PrPSc只是纤维,捆

6、绑PrPC fibril结束,把它转化成PrPSc。如果是这样的 话,那么朊病毒数量会呈线性增长,形成更长 的纤维。但PrPSc和传染粒子的数量都会快 速增长，这一现象可在染病毒致病中观察 到。这也可以解释fibril的破碎，发现其指数 的增长会导致fibril 生长和fibril破碎 （感染）（感染） (伸长伸长) （构象变化（构象变化) (破碎成多个部分破碎成多个部分) 六、朊病毒的传播途径 朊病毒的传播途径包括：食用动物肉骨 粉饲料、牛骨粉汤；医源性感染，如使用 脑垂体生长激素、促性腺激素和硬脑膜移 植、角膜移植、输血等。朊病毒特点是耐 受蛋白酶的消化和常规消毒作用，由于它 不含核酸，用

7、常规的PCR技术还无法检测 出来。朊病毒存在变异和跨种族感染，具 有大量的潜在感染来源，主要为牛、羊等 反刍动物，未知的潜在宿主可能很广，传 播的潜在危险性不明，很难预测和推断。 朊病毒可感染多个器官，已知的主要为 脑髓，但在潜伏期内除中枢神经系统外， 各种组织器官均有感染，且感染多途径， 除消化道外，神经系统、血液均可感染， 预防难度大，人畜一旦发病，6个月至1年 全部死亡，100%的死亡率。 七、朊病毒的致病机理 无论是病毒、细菌还是真菌，它们能够传 染并在新宿主体内繁殖的物质基础均是核 酸（DNA或RNA）。而Prions的传染性只 是通过蛋白质PrPSc来实现。如果将这一致 病蛋白注入

8、健康动物体内，PrPSc可“繁 殖”，并致病。 1、逆中心法则假说、逆中心法则假说 Prion发现之前，我们认为所有的病原体都 是通过核酸进行复制的。 Protein hypothesis阐述，蛋白质结构也可 以不依赖核算进行复制，这一假设完全颠 覆了中心法则中遵循的核酸是复制信息的 中心 Central dogma of molecular biology PrPSc为自己编码，即PrPSc指导PrPSc的合成， 蛋白质本身作为遗传物质；与中心法则相比，蛋白 质可以逆翻译为mRNA，然后逆转录DNA。 2、结晶假说、结晶假说 该假说认为PrP蛋白在有PrPSc分子的情 况下形成结晶时，晶格中

9、的PrPc分子有螺 旋构象转变成PrPSc的折叠构象.由此可见 PrP蛋白的构象转变并无核酸活动的参与。 3、构型诱变假说、构型诱变假说 PrPSc可诱导正常的PrPc转变成PrPSc，这一转 变完全是翻译后过程，为蛋白质的二级结构发生 变异。正常的PrPc主要由4个螺旋环组成，其氨 基端有15个氨基酸是PrPSc 的结合区域；当有 PrPSc 与之接触后，PrPc就会发生构象改变， 螺旋减少，折叠增多 ，继而转变成PrPSc。改 变前后在蛋白质特异性方面存在较大差异。 4、诱导假说、诱导假说 宿主细胞中含有PrPSc合成的遗传信息， 但受到高度调节，难以激活。PrPSc的侵染 其作用正是在于激活为其编码的细胞基因， 从而保证PrPSc大量增殖的顺利进行。 5、核酸参与假说、核酸参与假说 美国学者Deleault等认为正常的Prions蛋白 向其致病形式的有效转换需要寄主RNA分 子的参与，虽然Prions蛋白和RNA分子处于 不同的细胞位