科學網—發現!病毒中有朊病毒

2020-12-01 科學網

 在酵母中鑑定朊病毒

■本報記者 袁一雪

近日，西北農林科技大學2016屆碩士研究生南昊為第一作者的一篇論文引起了朊病毒研究人員的注意。因為南昊所在的許曉東課題組第一次在病毒中發現了朊病毒，而在此前，朊病毒只在植物、動物、真菌和細菌中被發現過。

這項研究的相關論文在線發表在Nature Communications雜誌上。

追了20年的奇怪現象

對於此論文的通訊作者、西北農林科技大學副教授許曉東來說，這次的研究結果更像是為他困惑了近20年的謎題找到了答案。因為自2001年，他在英國雷丁大學進行杆狀病毒研究開始，就已經注意到杆狀病毒表達因子LEF-10具有不同尋常的聚集行為：聚集形成的高分子複合物極難解離。到底是什麼原因導致了杆狀病毒表達因子出現了異常行為呢？許曉東百思不得其解。

儘管心中有疑問，但是其他研究也要繼續。於是，許曉東不得不將疑惑放下，但從未將其遺忘。「2009年，我回國以後便專注研究這一特殊的現象。」許曉東在接受《中國科學報》採訪時解釋說。直到2013年，他才在其他領域的朊病毒研究現象中找到了「靈感」，杆狀病毒表達因子出現的聚集現象十分類似於朊病毒。

這一想法令許曉東有些興奮，要知道，雖然自上世紀80年代科學家們在研究羊瘙癢病時發現了朊病毒後，已經陸續在動物、植物、真菌和細菌中都找到了朊病毒的身影，但是，作為非細胞的生物類群——病毒中是否存在朊病毒卻一直不為人知。如果許曉東的假設成真，他或將成為首次在病毒中發現朊病毒的研究者。

跨學科研究朊病毒

關於朊病毒的研究進展十分緩慢，因為朊病毒雖然名叫病毒，卻不同於傳統的病毒。它只是一種出現了錯誤摺疊的蛋白質，但能夠以自身為模板引發可溶性蛋白質出現聚集，進而引起機體異常。眾所周知的狂牛症、阿爾茨海默氏症，都與這類蛋白密不可分。

如今，科學家們找到的朊病毒屈指可數，而且在發現朊病毒的領域中，只有真菌中的朊病毒鑑定體系被廣泛認可。所以，為了證明引起杆狀病毒異常的表達因子是朊病毒，許曉東不得不轉戰真菌領域，在酵母實驗中尋找答案。談及此，許曉東也頗有些無奈：「雖然細菌、真菌、病毒都屬於微生物，但是這三種微生物分屬三個不同學科，植物與動物中的朊病毒研究更是與病毒相差甚遠。」

但是真菌領域的研究，對於許曉東的課題組來說完全陌生，他們既沒有積累過相關的研究經驗，也沒有合適的實驗材料和技術體系。研究幾乎從零開始，而許曉東卻認為這正是科研的魅力所在：「這才是創新，不是簡單的複製粘貼。」

從2013年到2017年，許曉東等病毒領域的研究人員在酵母鑑定系統中，終於捕捉到了朊病毒的身影。因為在該系統中，LEF-10表現出了典型的朊病毒特徵，而在病毒感染的昆蟲細胞中，高表達的LEF-10可以從可溶態轉變成聚集態，進而調控病毒的增殖。這些結果表明，LEF-10是一個病毒編碼的朊病毒。

這項研究同時也證明了，朊病毒在病毒中表現出的功能與動植物、真菌、細菌中均不相同。「在植物中，朊病毒與分子記憶有關；在真菌中，朊病毒與胞質遺傳相關；在動物中，朊病毒的異常會引起蛋白質聚集，最終表現為與神經系統的相關疾病。而在病毒中，它是基因表達調控的手段。」許曉東介紹道。而弄清朊病毒在病毒中的生理作用，也是許曉東認為這次研究中最重要的意義所在。

為研究朊病毒打開一扇門

許曉東等人首次在病毒中發現朊病毒，是個「從零到一」的過程。「我認為，最大的意義還是在病毒領域。以前很多人認為病毒周期很短，調控過程屬於程序性的，但是朊病毒的出現無疑增加了病毒自我調控的手段。」許曉東補充說。

雖然已經邁出了最為艱難的第一步，但接下來的研究過程依然困難重重。因為朊病毒的研究屬於交叉學科，病毒中的朊病毒與其他類型生物中的朊病毒又相差甚遠。「現在對於朊病毒的研究實例積累量較少，只有真菌中的朊病毒研究找到了一些規律，而朊病毒在病毒中的規律則完全是空白。」許曉東說。在毫無所知中尋找朊病毒，對於已經遇到第一個朊病毒的許曉東來說更像是「瞎貓」遇到了一隻「死耗子」，而這一過程雖然具有偶然性，卻是探索未知的必然的過程。

當許曉東等人的論文發表後，西北農林科技大學一位科研人員特地拿著實驗結果找到許曉東，希望許曉東能幫忙判斷他在實驗中遇到的情況是不是也是朊病毒在「作祟」。積累了一些經驗的許曉東初步判斷可能與之相關，但是要證明這一結論還需要大量的實驗。

「希望這項研究可以為病毒領域的研究者們打開一扇門，或許他們會將之前發現的一些現象與朊病毒聯繫起來，一起來進行朊病毒的研究。」許曉東說。

更重要的是，人們很早就發現皰疹病毒感染與阿爾茨海默氏症具有某種聯繫；既然病毒可以對朊病毒進行編碼，那麼這種聯繫的中間環節很可能是皰疹病毒編碼的朊病毒；這或許為老年痴呆病的防治帶來一線曙光。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-018-08180-z

《中國科學報》 (2019-02-25 第5版 醫藥健康)

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