《中国科学报》发现!病毒中有朊病毒

来源:中国科学报 | 作者:袁一雪 | 发布日期:2019-02-25 | 阅读次数:

中国科学报》 2019年2月25日


在酵母中鉴定朊病毒

  近日,西北农林科技大学2016届硕士研究生南昊为第一作者的一篇论文引起了朊病毒研究人员的注意。因为南昊所在的许晓东课题组第一次在病毒中发现了朊病毒,而在此前,朊病毒只在植物、动物、真菌和细菌中被发现过。

  这项研究的相关论文在线发表在Nature Communications杂志上。

  追了20年的奇怪现象

  对于此论文的通讯作者、西北农林科技大学副教授许晓东来说,这次的研究结果更像是为他困惑了近20年的谜题找到了答案。因为自2001年,他在英国雷丁大学进行杆状病毒研究开始,就已经注意到杆状病毒表达因子LEF-10具有不同寻常的聚集行为:聚集形成的高分子复合物极难解离。到底是什么原因导致了杆状病毒表达因子出现了异常行为呢?许晓东百思不得其解。

  尽管心中有疑问,但是其他研究也要继续。于是,许晓东不得不将疑惑放下,但从未将其遗忘。“2009年,我回国以后便专注研究这一特殊的现象。”许晓东在接受《中国科学报》采访时解释说。直到2013年,他才在其他领域的朊病毒研究现象中找到了“灵感”,杆状病毒表达因子出现的聚集现象十分类似于朊病毒。

  这一想法令许晓东有些兴奋,要知道,虽然自上世纪80年代科学家们在研究羊瘙痒病时发现了朊病毒后,已经陆续在动物、植物、真菌和细菌中都找到了朊病毒的身影,但是,作为非细胞的生物类群——病毒中是否存在朊病毒却一直不为人知。如果许晓东的假设成真,他或将成为首次在病毒中发现朊病毒的研究者。

  跨学科研究朊病毒

  关于朊病毒的研究进展十分缓慢,因为朊病毒虽然名叫病毒,却不同于传统的病毒。它只是一种出现了错误折叠的蛋白质,但能够以自身为模板引发可溶性蛋白质出现聚集,进而引起机体异常。众所周知的疯牛病、阿尔茨海默氏症,都与这类蛋白密不可分。

  如今,科学家们找到的朊病毒屈指可数,而且在发现朊病毒的领域中,只有真菌中的朊病毒鉴定体系被广泛认可。所以,为了证明引起杆状病毒异常的表达因子是朊病毒,许晓东不得不转战真菌领域,在酵母实验中寻找答案。谈及此,许晓东也颇有些无奈:“虽然细菌、真菌、病毒都属于微生物,但是这三种微生物分属三个不同学科,植物与动物中的朊病毒研究更是与病毒相差甚远。”

  但是真菌领域的研究,对于许晓东的课题组来说完全陌生,他们既没有积累过相关的研究经验,也没有合适的实验材料和技术体系。研究几乎从零开始,而许晓东却认为这正是科研的魅力所在:“这才是创新,不是简单的复制粘贴。”

  从2013年到2017年,许晓东等病毒领域的研究人员在酵母鉴定系统中,终于捕捉到了朊病毒的身影。因为在该系统中,LEF-10表现出了典型的朊病毒特征,而在病毒感染的昆虫细胞中,高表达的LEF-10可以从可溶态转变成聚集态,进而调控病毒的增殖。这些结果表明,LEF-10是一个病毒编码的朊病毒。

  这项研究同时也证明了,朊病毒在病毒中表现出的功能与动植物、真菌、细菌中均不相同。“在植物中,朊病毒与分子记忆有关;在真菌中,朊病毒与胞质遗传相关;在动物中,朊病毒的异常会引起蛋白质聚集,最终表现为与神经系统的相关疾病。而在病毒中,它是基因表达调控的手段。”许晓东介绍道。而弄清朊病毒在病毒中的生理作用,也是许晓东认为这次研究中最重要的意义所在。

  为研究朊病毒打开一扇门

  许晓东等人首次在病毒中发现朊病毒,是个“从零到一”的过程。“我认为,最大的意义还是在病毒领域。以前很多人认为病毒周期很短,调控过程属于程序性的,但是朊病毒的出现无疑增加了病毒自我调控的手段。”许晓东补充说。

  虽然已经迈出了最为艰难的第一步,但接下来的研究过程依然困难重重。因为朊病毒的研究属于交叉学科,病毒中的朊病毒与其他类型生物中的朊病毒又相差甚远。“现在对于朊病毒的研究实例积累量较少,只有真菌中的朊病毒研究找到了一些规律,而朊病毒在病毒中的规律则完全是空白。”许晓东说。在毫无所知中寻找朊病毒,对于已经遇到第一个朊病毒的许晓东来说更像是“瞎猫”遇到了一只“死耗子”,而这一过程虽然具有偶然性,却是探索未知的必然的过程。

  当许晓东等人的论文发表后,西北农林科技大学一位科研人员特地拿着实验结果找到许晓东,希望许晓东能帮忙判断他在实验中遇到的情况是不是也是朊病毒在“作祟”。积累了一些经验的许晓东初步判断可能与之相关,但是要证明这一结论还需要大量的实验。

  “希望这项研究可以为病毒领域的研究者们打开一扇门,或许他们会将之前发现的一些现象与朊病毒联系起来,一起来进行朊病毒的研究。”许晓东说。

  更重要的是,人们很早就发现疱疹病毒感染与阿尔茨海默氏症具有某种联系;既然病毒可以对朊病毒进行编码,那么这种联系的中间环节很可能是疱疹病毒编码的朊病毒;这或许为老年痴呆病的防治带来一线曙光。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-018-08180-z

  原文链接:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/2/343716.shtm


编辑:     终审: