[论文解读] Biology of Prions

Veronica Ines Cacace|arXiv (Cornell University)|Jun 17, 2011

Prion Diseases and Protein Misfolding参考文献 88被引用 3

一句话总结

本文综述了朊病毒的生物学特性，重点讨论哺乳动物PrP朊病毒和真菌朊病毒，提出朊病毒——一种蛋白质感染颗粒——可通过蛋白质结构的构象变化作为无核酸的感染性因子传递遗传信息。其主要贡献在于提出朊病毒可能在细胞功能和进化可塑性中发挥关键生物学作用，挑战了其仅与疾病相关的传统观念。

ABSTRACT

In this paper we will review various aspects of the biology of prions and focus on what is currently known about the mammalian PrP prion. Also we briefly describe the prions of yeast and other fungi. Prions are infectious proteins behaving like genes, i.e. proteins that not only contain genetic information in its tertiary structure, i.e. its shape, but are also able to transmit and replicate in a manner analogous to genes but through very different mechanisms. The term prion is derived from proteinaceous infectious particle and arose from the Prusiner hypothesis that the infectious agent of certain neurodegenerative diseases was only in a protein, without the participation of nucleic acids. Currently there are several known types of prion, in addition to the originally described, which are pathogens of mammals, yeast and other fungi. Prion proteins are ubiquitous and not always detrimental to their hosts. This vision of the prion as a causative agent of disease is changing, finding more and more evidence that they could have important roles in cells and contribute to the phenotypic plasticity of organisms through the mechanisms of evolution.

研究动机与目标

• 综述当前关于哺乳动物PrP朊病毒生物学及其在神经退行性疾病中作用的知识。
• 考察酿酒酵母等真菌中朊病毒的结构与功能。
• 通过探讨其潜在的生理功能，挑战朊病毒仅为致病因子的传统观念。
• 研究朊病毒构象变化如何实现类似遗传遗传的信息传递。
• 评估朊病毒对表型可塑性和进化机制的影响。

提出的方法

• 对现有朊病毒结构、复制和传播机制文献进行分析性综述。
• 检验普鲁辛纳假说，即朊病毒是仅由蛋白质组成的感染性因子。
• 基于蛋白质折叠和传播动力学，比较哺乳动物朊病毒与真菌朊病毒。
• 评估实验证据，证明朊病毒构象与可遗传表型特征之间的关联。
• 整合关于朊病毒在细胞过程和进化中功能的研究发现。

实验结果

研究问题

• RQ1 朊病毒如何在无核酸的情况下传递感染性信息？
• RQ2 蛋白质构象在朊病毒复制和传播中起什么作用？
• RQ3 朊病毒以何种方式促进生物体的表型可塑性？
• RQ4 真菌朊病毒与哺乳动物朊病毒在结构和功能上如何比较？
• RQ5 有哪些证据支持朊病毒不仅是致病因子，也具有生物学功能？

主要发现

• 朊病毒是通过其三级结构，特别是其构象形状，传递生物信息的感染性蛋白质。
• 哺乳动物PrP朊病毒是研究最深入的朊病毒，与克-雅氏病等神经退行性疾病相关。
• 真菌朊病毒（如酿酒酵母中的）表明，朊病毒样机制可维持稳定且可传播的表型状态。
• 朊病毒本身并非固有致病；它们普遍存在，可能在细胞功能中发挥内源性作用。
• 越来越多的证据表明，朊病毒机制通过表观遗传样遗传促进进化适应。
• 将朊病毒视为进化中的功能性元件，挑战了长期以来将其视为仅致病因子的观点。