蛋白质错误折叠病(protein-misfolding disease)
一个蛋白质的功能几乎完全取决于它的形状——形状对了,它就像钥匙插进锁那样与伙伴严丝合缝;而一把弯了或卡住的钥匙要么什么也做不成,要么把整套机关都卡死。蛋白质错误折叠病,就是蛋白质落入错误形状时发生的事:它们没能折成有用的天然形态,反而停留在一种扭曲的形状里,要么干不成本职工作,要么更糟——变得有毒,在细胞内或细胞周围结成一团。
错误折叠造成危害大体有两种方式。一种是功能丧失:蛋白质始终到不了能工作的形状,于是身体需要的某件事就干脆没人做了,比如囊性纤维化中,一种错误折叠的通道蛋白还没到达细胞表面就被销毁了。另一种往往破坏更大,是有毒的功能获得:错误折叠的链暴露出发黏的表面,彼此粘连,堆积成细胞无法清除的团块和纤维。这些沉积物正是许多疾病的标志——阿尔茨海默病的淀粉样斑块和神经原纤维缠结,帕金森病的α-突触核蛋白团块,克雅氏病中错误折叠的朊蛋白。细胞的质量控制队伍(分子伴侣、蛋白酶体、自噬)通常会抓住并处理掉错误折叠的蛋白,所以这些疾病往往伴随着这些系统不堪重负或随年龄而衰退。
这些疾病意义极为重大,因为它们包含了一些最令人畏惧的衰老相关病症——阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病、肌萎缩侧索硬化症(ALS)——也因为把它们看作蛋白质形状的共同问题,已经把寻找疗法的思路重新框定为:预防错误折叠、阻断聚集、或增强清除。一个重要而诚实的提醒:在患病的脑中找到聚集物,并不证明这些聚集物就是直接病因。数十年的争论,尤其是围绕阿尔茨海默病淀粉样蛋白假说的争论,表明可见的团块与真正的细胞死亡之间的关系,至今仍确实没有定论。
在囊性纤维化中,最常见的突变使CFTR蛋白折叠得略有偏差。细胞的质量控制把它标记为有缺陷并加以销毁,使它根本到不了细胞表面,于是肺部的盐与水平衡发生紊乱——这是一种功能丧失型、而非有毒团块型的错误折叠病。
囊性纤维化:错误折叠的蛋白在能工作之前就被销毁。
聚集物是一种标志,而非病因的证据。在好几种疾病中,究竟是巨大的可见团块、较小的可溶形态、还是正常蛋白的单纯丧失造成了真正的损害,至今仍不清楚。