Science & PNAS：重大突破！科學家首次在細菌中發現朊病毒樣蛋白

來源：作者：人氣：-發表時間：2017-01-16 09:13:00【大中小】

朊病毒（Prions）是一種被認為能夠引發諸如瘋牛病等大腦退行性疾病的感染性因子，如今研究人員在細菌中或許也發現了朊病毒的蹤跡。肉毒桿菌是一種能夠誘發中毒的細菌，研究者發現，當肉毒桿菌中的一部分蛋白插入到酵母和大腸桿菌的細胞中時，該蛋白的行為類似于朊病毒，相關研究發表于Science雜志上。

朊病毒由蛋白質生成，其能夠以多種結構上不同的方式進行折疊，朊病毒蛋白往往能夠將正常形式轉化成為朊病毒形式來維持一種傳染性的方式，20世紀80年代當科學家們對名為傳染性海綿狀腦病的致死性大腦障礙進行研究時發現了朊病毒的存在，從那時候開始，科學家們就在哺乳動物、植物、線蟲、植物以及真菌中都發現了錯誤折疊的蛋白質，同時研究者還發現，并不是所有的朊病毒都會對宿主有害。但截止到目前為止，研究者僅在真核生物的細胞中發現了朊病毒。

科學家首次在細菌中發現朊病毒樣蛋白

大海撈針

在最新的研究中，研究人員利用能夠識別酵母細胞中產生朊病毒蛋白的軟件對大約6萬個細菌基因組進行了分析，最后他們發現了一種細菌分泌性的蛋白—Rho，在諸如肉毒桿菌和大腸桿菌等很多細菌中，Rho都是一種基因表達的主要調節子，因此該蛋白能夠控制許多基因的活性。

當將將從肉毒桿菌中取出的Rho朊病毒蛋白形成部分注入到大腸桿菌中時，就會出現畸形蛋白質的聚集形成，此外，當小段蛋白質被插入到酵母細胞時，其就會替代酵母細胞中一種已知的朊病毒形成蛋白的功能。研究人員發現，盡管在大腸桿菌中正常版本的Rho能夠抑制基因活性，但當該蛋白處于朊病毒形式下時很多基因都會活性表達，這就表明，朊病毒或許會促進細菌適應多種類型的環境壓力，比如研究者還發現，大腸桿菌能夠對Rho的朊病毒形式進行修飾，使其對乙醇能夠更加耐受。

相關研究結果表明，大約在23億年前，在真核生物和細菌間，朊病毒就已經表現出了進化上的分裂；研究者Hochschild說道，在自然界中朊病毒要比我們此前假設的分布要更廣泛一些，當然我們認為在細菌中或許還存在其它形式的形成朊病毒的蛋白。

“趕角演員”

由于朊病毒能夠遺傳，研究者認為，這種蛋白能夠促進細菌在不需要進行遺傳突變的前提下對其特性進行遺傳，而細菌或許也能夠對環境快速做出反應，比如應對抗生素時；下一步研究人員將進一步研究證實，在天然宿主中Rho是否能夠扮演類似朊病毒的角色，研究者Chien說道，但這或許看起來比較困難，因為相比其它實驗室有機體（細菌）而言，肉毒桿菌似乎并不太容易進行遺傳性實驗。

利用細菌中的朊病毒進行研究或許能夠幫助研究人員闡明人類朊病毒的作用機制，對于理解阿爾茲海默病和帕金森疾病的發病機制，以及開發新型療法都非常關鍵和重要。

參考資料

【1】Prion-like protein spotted in bacteria for the first time

【2】Luminidependens (LD) is an Arabidopsis protein with prion behavior
PNAS doi: 10.1073/pnas.1604478113

【3】A bacterial global regulator forms a prion
Science DOI: 10.1126/science.aai7776