Science：科学家首次在细菌中发现朊病毒样蛋白

图片摘自：www.nature.com/ James Cavallini/SPL

朊病毒（Prions）是一种被认为能够引发诸如疯牛病等大脑退行性疾病的感染性因子，如今研究人员在细菌中或许也发现了朊病毒的踪迹。肉毒杆菌是一种能够诱发中毒的细菌，研究者发现，当肉毒杆菌中的一部分蛋白插入到酵母和大肠杆菌的细胞中时，该蛋白的行为类似于朊病毒，相关研究发表于Science杂志上。

朊病毒由蛋白质生成，其能够以多种结构上不同的方式进行折叠，朊病毒蛋白往往能够将正常形式转化成为朊病毒形式来维持一种传染性的方式，20世纪80年代当科学家们对名为传染性海绵状脑病的致死性大脑障碍进行研究时发现了朊病毒的存在，从那时候开始，科学家们就在哺乳动物、植物、线虫、植物以及真菌中都发现了错误折叠的蛋白质，同时研究者还发现，并不是所有的朊病毒都会对宿主有害。但截止到目前为止，研究者仅在真核生物的细胞中发现了朊病毒。

大海捞针

在最新的研究中，研究人员利用能够识别酵母细胞中产生朊病毒蛋白的软件对大约6万个细菌基因组进行了分析，最后他们发现了一种细菌分泌性的蛋白—Rho，在诸如肉毒杆菌和大肠杆菌等很多细菌中，Rho都是一种基因表达的主要调节子，因此该蛋白能够控制许多基因的活性。

当将将从肉毒杆菌中取出的Rho朊病毒蛋白形成部分注入到大肠杆菌中时，就会出现畸形蛋白质的聚集形成，此外，当小段蛋白质被插入到酵母细胞时，其就会替代酵母细胞中一种已知的朊病毒形成蛋白的功能。研究人员发现，尽管在大肠杆菌中正常版本的Rho能够抑制基因活性，但当该蛋白处于朊病毒形式下时很多基因都会活性表达，这就表明，朊病毒或许会促进细菌适应多种类型的环境压力，比如研究者还发现，大肠杆菌能够对Rho的朊病毒形式进行修饰，使其对乙醇能够更加耐受。

相关研究结果表明，大约在23亿年前，在真核生物和细菌间，朊病毒就已经表现出了进化上的分裂；研究者Hochschild说道，在自然界中朊病毒要比我们此前假设的分布要更广泛一些，当然我们认为在细菌中或许还存在其它形式的形成朊病毒的蛋白。

“赶角演员”

由于朊病毒能够遗传，研究者认为，这种蛋白能够促进细菌在不需要进行遗传突变的前提下对其特性进行遗传，而细菌或许也能够对环境快速做出反应，比如应对抗生素时原；下一步研究人员将进一步研究证实，在天然宿主中Rho是否能够扮演类似朊病毒的角色，研究者Chien说道，但这或许看起来比较困难，因为相比其它实验室有机体（细菌）而言，肉毒杆菌似乎并不太容易进行遗传性实验。

利用细菌中的朊病毒进行研究或许能够帮助研究人员阐明人类朊病毒的作用机制，对于理解阿尔兹海默病和帕金森疾病的发病机制，以及开发新型疗法都非常关键和重要。

原始出处：

Yuan AH, Hochschild A. A bacterial global regulator forms a prion. Science. 2017 Jan 13;355(6321):198-201. doi: 10.1126/science.aai7776.