蛋白质遗传

“生物必修2 P69 资料3: 1982年，科学家发现一种结构异常的蛋白质可在脑细胞内大量‘增殖’引起疾病”

我们都知道，大多数生物的遗传信息由DNA携带，可以由信使RNA通过转录的方式带到细胞质里，再经过翻译就可以按照给定的遗传信息合成特定的蛋白质，使生物体表现出特定的性状，这就称为遗传信息的传递途径。1956年，克里克（没错啦又是他，就是那个构建双螺旋结构的小伙子）提出将这个途径称为中心法则（中心法则生物必修2里面有）。

那么，到此为止一切听起来都没问题，中心法则经过后来一点补充后似乎也可以适用于除病毒外的所有生物体，对吧？那就请再看下面的例子，希望你不要太惊奇。

早在两百多年前，在绵羊中有一种传染病——瘙痒症，患病的羊瘙痒不止，使得绵羊不停地擦蹭，不仅导致羊毛磨损，还会使羊皮肤破漏，肢体震癫而最终死去。

20世纪50年代后又发现，引起哺乳动物包括人在内的一类中枢神经系统疾病，如牛的海绵状脑病（就是曾在欧洲“广为流传”的疯牛病），麋鹿的慢性消耗性疾病，人类的克鲁病等，与羊的瘙痒病有一种共同的脑病变。病原物体都具有很强的感染性，比如说，只要人食用了疯牛的脑组织，也会产生相同的疾病，称为人疯牛病，是一种变异型的克雅病。接下来，研究发现这种致病因子不受各种核酸酶的影响，却对破坏蛋白质的各种因素（比如温度，pH值等）都很敏感（说到这里已经很明显了吧），其中不含有DNA或RNA，对各种破坏病毒和细菌的化学和物理因素都没有明显反应，一般只有在高温高压下才能灭活......更关键的是，根据显微镜的观察，它并没有病毒的结构。

也就是说......这种可以遗传、传染的致病因子，竟然不是细菌也不是病毒，连DNA或RNA都没有，就是一个蛋白质分子而已！？（明明好有道理对吧 ） 这么说，其实蛋白质也能作为遗传物质来复制，而没必要有DNA？蛋白质也可以直接构成生命？1982年，美国学者普鲁西纳（Stanly B. Prusiner）提出将这类蛋白质称为朊粒（prion）。听到这里，你是不是也和我一样，深深地怀疑了教科书和中心法则？

这个现象的发现可谓对中心法则发起了极大的挑战，不过普鲁西纳通过长期的研究和实验，最终解开了这个谜团，捍卫了中心法则的正确性，并因此获得了1997年的诺贝尔生理学或医学奖。普鲁西纳的研究指出，哺乳动物和人类细胞核中的PrP基因（该基因定位在人的第20号染色体短臂，在小鼠的第2染色体，牛的13号染色体）编码产生正常的糖蛋白PrPc。朊粒之所以会产生，是因为这个糖蛋白的三维结构发生了变化（我们都知道三维结构对蛋白质的特异性来说很重要），成为具有感染能力的病原体PrPsc。感染的机制是，这个病原体本身并不能通过将氨基酸脱水缩合来复制，它在进入寄主细胞后，与里面本来具有的PrPc正常蛋白质结合成一个PrPsc-PrPc复合体，然后改变正常蛋白质的三维结构，产生了另一个PrPsc蛋白质。至于它是如何做到的，目前并没有定论，只是提出了各种假说。这样，病原体蛋白质的数目就像细胞增殖一样成倍增长，PrPsc在神经细胞中逐渐沉积，最终引起神经退行性病变。

归根结底，这种特殊的病原体并不能证明中心法则是错误的，至少中心法则对几乎所有生物都适用。这也应了在化学和生物上很经典的一句话：规律是肯定有的，但就是会有一些特例。朊粒就是这个特例。该病原体本身并不含有核酸，是由宿主的基因编码的，无法自主利用氨基酸来复制，因此，这种病原体被列入亚病毒，与真正的病毒区分开来。顺便说一句，病毒因为它特殊的结构，目前被认为处于生物与非生物的边缘，而这种会“增殖”的蛋白质——朊粒，其实更加难以达到成为生物的条件。

文章来源：潮州金山中学探索实验社

小编：黄正楠

排版：汪子浛

参考材料：《普通生物学》、百度文库