朊蛋白这个东西,跟大家印象里的病毒不太一样,它从头到尾就是一条蛋白质链,不含核酸。布鲁希纳在美国的一次羊瘙痒病实验里,从病羊脑子里捞出了一种分子量特别小的糖蛋白,把它叫做朊病毒蛋白(Prion Protein,简称PrP)。更让人吃惊的是,这个蛋白其实是正常PrP33~35被蛋白酶K咬剩下的那部分。用抗体一检查,健康羊和病羊脑子里的PrP27~30长得都一样,可它们的结构却像是孪生兄弟般不一样。 正常情况下,PrP在大脑里的形式叫PrPC,它以2%的α-螺旋和2%的β-片层组成松散的三维结构,紧紧地卡在神经细胞膜上,像个尽职的门卫。只要碰到蛋白酶,它马上就被彻底降解得干干净净。 但要是环境变糟或者细胞失控了,PrPC就会被诱导成另一种形态——PrPSe。这时候它的α-螺旋含量飙升到30%,β-片层更是占到了43%,形成了又密又硬的纤维核心。这种异常折叠体只能被蛋白酶切下一部分,剩下的碎片还能继续诱骗更多的PrPC过来变成PrPSe。这过程就像滚雪球一样越滚越大。当PrPSe在脑子里扎下根后,神经变性就开始了,最后宿主或者病畜都会一命呜呼。 科学家后来找到了编码PrP的基因:人的PRNP在0号染色体短臂上,写着253个氨基酸;老鼠的Pmp在2号染色体短臂上,写着254个氨基酸。这两个基因都是单拷贝的,早在哺乳动物分化的时候就已经有了,说明这是个很古老的遗传物质。 因为PrP能靠着细胞机制把“正常蛋白变疯狂蛋白”这一过程传递下去,所以大家管它叫分子病原体。不过高考题里经常考这个:比如2015年新课标I卷的那道题就说人或动物的PrP基因编出了一种无害的PrPₐ,只要空间结构一变就成了有毒的PrPₛc,还能让更多PrPₐ也变成PrPₛc实现增殖引发疯牛病。2022年浙江的选考题也提到羊瘙痒病是因为感染性蛋白粒子PrPₛc搞的鬼。有的羊天生就有PrPₐ但不发病;被感染后PrPₛc把大量PrPₐ转成了自己的样子导致发病。 现在还有个大问题没解开:最早的那批致病性PrPₛc到底是哪来的?细胞因子怎么能那么精准地让蛋白变构?复制过程到底有没有改写“中心法则”?这些答案可能还得等下一次X光照出来或者基因编辑实验做完才能知道。