蛋白質的怪異變身:什麼是普里昂,為何它如此危險?

普里昂是一種異常折疊的蛋白質,能夠誘導正常變種的蛋白質發生錯誤折疊,最終導致細胞死亡。這些蛋白質所引發的病症被稱為可傳染性海綿狀腦病(TSEs),無論是對人類還是動物,都是致命且具傳染性的神經退行性疾病。普里昂可以由基因突變、自發性錯誤折疊,或是接觸已經錯誤折疊的蛋白質而導致,其異常的三維結構能在其他蛋白質中推動錯誤折疊的進程。

普里昂的名詞來源於“蛋白質感染性顆粒”(proteinaceous infectious particle),與其他傳染性病原體如病毒、細菌及真菌不同,普里昂並不含有核酸(DNA或RNA)。

目前其中一種主要的普里昂蛋白(PrP)是一種天然存在的蛋白質,其具體功能仍不甚明了。普里昂已被假設為許多TSE的病因,包括羊的剃毛病、鹿的慢性消瘦病(CWD)、牛的海綿狀腦病(BSE,俗稱“瘋牛病”)以及人類的克雅二氏病(CJD)。所有已知的哺乳動物普里昂病均會影響大腦或其他神經組織的結構,這些疾病的進展性質使其沒有已知的有效治療,並且總是致命的。

在2015年之前,所有已知的普里昂病都被認為是由PrP所引起,然而後來發現一種新的普里昂形態—α-突觸核蛋白,被認為與多系統萎縮(MSA)有關。普里昂為一種內在無序蛋白,若無法與特定伴侶,例如其他蛋白質結合,則會持續改變構象。當一個普里昂與另一個構象相同的蛋白質結合後,其結構得以穩定化,並可形成纖維,導致異常的蛋白質聚集,稱為淀粉樣蛋白(amyloids)。這些淀粉樣蛋白將在感染組織中累積,造成損害與細胞死亡。

由於普里昂具有結構穩定性,這使其對化學或物理試劑的變性抵抗力非常強,這不僅使得清除和隔離更為複雜,還引發了對醫療器材中可能存在的醫源性傳播的擔憂。

普里昂蛋白的結構與功能

普里昂主要由主要的普里昂蛋白(PrP)的錯誤折疊形式組成,這種蛋白在各種動物的體內是自然存在的。感染性普里昂所具有的結構不同並能抵抗蛋白酶的降解,正常形式的蛋白質被稱為PrPC,而感染形式為PrPSc。PrPC能夠與銅離子結合,這一特性被認為與其抗氧化性有關。

PrPSc 是具有β-折疊結構的異常普里昂,能促使正常的PrPC轉變為感染性形式,並且每次都會導致普里昂病的發生。

普里昂疾病透過聚集在中樞神經系統的細胞外,形成我們稱之為淀粉樣蛋白的斑塊,這會破壞正常的組織結構,最終導致神經功能喪失。雖然普里昂病的潛伏期相對較長(通常在5到20年之間),但一旦出現症狀,疾病進展迅速,最終導致腦部損害與死亡。

影響不同哺乳動物品種的普里昂疾病是相似的,而由於不同物種之間在PrP上的微小變異,普里昂病通常難以在物種之間傳播。克雅二氏病的變異形式被認為是因為普里昂從感染牛的肉類進入人類體內所引起的。

普里昂的傳播途徑

普里昂疾病的出現方式可分為三種:獲得性、家族性或自發性。大多數人類的普里昂病被分類為自發性的克雅二氏病。對通用PrP基因的研究顯示,位於129位點上的一個多態性與sCJD易感性之間存在著關聯。

普里昂的傳播主要是通過攝取受感染的食物,普里昂可能通過死去動物的遺體、尿液、唾液及其他體液被沉積在環境中,長期存在於土壤中。

近年來,有研究指出植物也可能成為普里昂的載體,這意味著環境中的普里昂數量可能在逐漸增加。

普里昂的滅活過程十分困難,因為它們對熱、放射、及常用的消毒劑等都有較強的抵抗力。有效的滅活方法包括氫氧化鈉、羥基氯等化合物來破壞普里昂的結構,進而降低其感染性。世界衛生組織也給出了多種消毒建議,確保手術器械不受到普里昂感染。

普里昂的特殊性質及其對於醫療及環境衛生的潛在威脅使得對普里昂的了解成為必要課題。隨著我們對這些怪異蛋白質的深入研究,我們能否找到有效的對策以避免這些致命疾病的傳播呢?

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