蛋白質折疊、修飾與降解

普利昂蛋白(prion)

/ PREE-on /

想像把一枚彎了的迴紋針丟進一盒直的迴紋針裡,而每一枚彎針不知怎地都迫使下一枚直針照同樣的方式彎過去,直到整盒都彎了——再從這盒裡取幾枚彎針,又能對一盒新的針做同樣的事。普利昂蛋白就是把這個令人不安的念頭在蛋白質身上變成現實:一個錯誤摺疊的蛋白質充當傳染因子,把同一種蛋白質的正常拷貝轉化為錯誤摺疊的形態,整個過程完全不涉及基因,也不涉及任何核酸。

故事圍繞一種蛋白質展開,即朊蛋白(PrP)。它以正常形狀無害地待在神經細胞表面。偶爾會有一個分子錯誤摺疊成另一種更結實、更發黏的形狀。關鍵的轉折在於:這種錯誤摺疊的形狀一旦碰到一個正常的PrP分子,就能以模板方式迫使它重新摺疊成同樣的錯誤形狀——一個變兩個,兩個變四個,錯誤摺疊的形態不斷繁殖,堆積成類似澱粉樣的沉積物,毀壞腦組織。由於這個變形的蛋白質本身就攜帶著傳染信息,普利昂蛋白病可以有三種來路:自發產生、遺傳到一個使PrP更易錯誤摺疊的突變、或經感染——吃下或被注入含普利昂蛋白的材料。這與傳染必須靠DNA或RNA的規則如此相悖,以至於這個想法在贏得諾貝爾獎之前曾遭遇激烈抵制。

普利昂蛋白引起一些罕見但無一例外致命的腦病——人類的庫賈氏病和庫魯病、綿羊的搔癢症,以及牛海綿狀腦病(俗稱狂牛症);後者透過被污染的牛肉跳到人身上,使普利昂蛋白在1990年代成為一場公共衛生緊急事件。兩點誠實的提醒:其一,普利昂蛋白一詞有時被寬泛地套到任何能自我模板化的蛋白質上,但嚴格說來它特指可傳播的那一種;其二,那個深層的想法——單憑蛋白質的形狀就能攜帶可遺傳、可傳染的信息——後來在酵母及其他生物體中以良性的形式被發現,提示類普利昂蛋白的模板化是一種比疾病本身更普遍的現象。

庫魯病,一種曾在巴布亞紐幾內亞福雷人中常見的致命腦病,是透過喪葬食人習俗傳播的:食用死者的腦把錯誤摺疊的朊蛋白傳給了活人。當這一習俗停止後,疾病便逐漸消失——這生動地證明了那個傳染因子是一種蛋白質,而非常規的病原體。

庫魯病:從死者傳給生者的是一種蛋白質,而非微生物。

儘管中文常稱朊病毒(字面像蛋白質病毒),普利昂蛋白並不是病毒,也不含任何遺傳物質。這正是這一發現如此具有革命性的原因:僅憑形狀就攜帶著類似遺傳的信息。

又稱
prion proteinPrPinfectious protein蛋白质感染因子朊粒