疯牛病的遗传物质
然而，在斯坦利·b·普鲁辛纳教授提出的理论中，他认为那些异常的朊病毒蛋白可以“影响”其他正常的朊病毒蛋白，导致结构变化。这些异常朊病毒蛋白在大脑中的不断积累，会造成脑组织海绵状空洞，影响正常的中枢神经系统功能。换句话说，朊病毒不同于细菌、霉菌、病毒等微生物，它对紫外线和消毒剂有很强的抵抗力。它没有遗传物质(如DNA和RNA)，但可以在宿主中引起疾病。它是一种蛋白质，但高温不能破坏它。这种神秘的病原体极大地颠覆了传统思维。然而，越来越多的证据表明，这种可怕的病原体确实存在。
一些可能由朊病毒引起的疾病通常被称为海绵状脑病，因为这些病理性脑组织往往受到严重损伤，大量神经细胞死亡，呈海绵状，脑组织中散布着许多小空洞。事实上，这种潜伏期长达数年的神秘疾病在动物界相当普遍，最著名的例子就是羊瘙痒病。早在1732，羊就发生了一种神经退行性疾病。这些病羊只会因为剧烈的瘙痒而行动不稳，站立不住，浑身颤抖，痒得从树干上掉下来，最终导致羊的死亡。至于由朊病毒引起的牛海绵状脑病(BSE ),它是人们熟悉而又令人担忧的疯牛病。
疯牛病一度在欧洲引起恐慌，尤其是在英国，所以即使是现在，相比其他肉类，牛肉在英国超市里仍然不太受欢迎，英国民众似乎对疯牛病仍有挥之不去的阴霾。然而，为什么原本只发生在羊身上的痒病也会出现在牛身上呢？英国中央兽医实验室的John W. Wilesmith等人发现养牛的饲料有问题！因为使用了死羊肉制品(尤其是骨粉、脊髓、内脏等。)喂养牛时，朊病毒蛋白越过了来自绵羊的种族屏障，感染了牛。
从过去的历史来看，科学家在巴布亚新几内亚的食人族聚居地发现了一种神秘而可怕的疾病，当地人称之为“库鲁病”。这种可怕的疾病导致部落中的许多妇女和儿童出现运动功能障碍、傻笑、痴呆等症状，然后悲惨地死去。当时，一些科学家认为这是一种家族遗传病。直到1957，Vincent Zigas博士和Carleton Gajdusek博士发现死者脑组织严重受损，并呈现海绵状空洞。他们还注意到这个聚居地的妇女和儿童吃死者大脑的奇怪习惯(男人只吃肌肉部分)，因此他们高度怀疑死者大脑中存在的病毒可能通过饮食传播。当部落的食人仪式被禁止后，库鲁病就不再发生了。现在，科学家已经知道库鲁病的罪魁祸首是朊病毒。
至于克雅氏病(简称CJD)，也被认为是一种发生在人类身上的疾病，与朊病毒的病原体密切相关。其症状与库鲁病相似，但没有库鲁病的地域局限性，库鲁病在世界各地偶有发生，多为60岁以上患者，发病率仅为百万分之一左右。除了少数由基因变异导致的病例，不幸的是，大部分病例都是由医疗操作不当导致的，比如角膜移植、脑外科污染等等。
其实最让大家担心的是1996年在英国出现的新变种克雅氏病(vCJD)。虽然vCJD和CJD引起的脑部疾病症状相似，但CJD多发生于老年人，而vCJD多发生于二十几岁的年轻人，且死亡率较高。食用疯牛病牛是最有可能导致vCJD感染的原因，尤其是病牛的大脑、脊髓、淋巴结等部位含有大量致病性朊病毒蛋白，因此被认为是最危险的部位。遗憾的是，科学家对这种疾病知之甚少，不仅早期诊断技术非常缺乏，更不用说研发对付疯牛病的药物了。英国政府曾经大规模焚烧销毁病牛，但即使病牛死亡后，仍能发现朊病毒的踪迹，可见这种变异蛋白有多难！
在研究疯牛病领域已经产生了两位诺贝尔医学和生理学奖获得者(1976，1997)。第一位是Carleton Gajdusek博士，他在巴布亚新几内亚的食人部落发现了库鲁病，并推测病源可能是一种慢性病毒。史坦利·布鲁希纳教授是第二位因在该领域的研究而获奖的科学家。他发现引起绵羊痒病的病原体不是病毒，而是一种没有DNA或RNA的物质。事实上，它只是一种变异的蛋白质。Prusiner教授将这种传染性病原体命名为朊病毒(保护性传染性粒子)。
在该领域研究的早期，Carleton Gajdusek博士推测病原体是一种具有慢性作用的病毒，但当时英国伦敦哈默史密斯医院的一份研究报告深深吸引了Prusiner教授。在那篇文章中，Tikvan Alper和其他人通过紫外线或离子射线治疗患有羊瘙痒病的病羊的脑组织。然而，发现这些组织仍然具有传染性...这就很奇怪了，因为核酸经过紫外线或离子射线处理后会被破坏，所以要消灭一切传染性病原体。除非传染物根本不是我们熟悉的细菌或病毒，除非传染物没有DNA或RNA……根本没有……因为这份报告，普鲁西纳教授决心纯化这种导致绵羊痒病的神秘病原体。
从65438到0974，Prusiner教授在加州大学旧金山分校(UCSF)开始了他的研究。在研究之初，他们希望从羊痒病羊脑组织中提取出传染性病原体，这是一项艰巨而危险的任务。Prusiner教授实验室的许多研究人员对这项工作深感沮丧，但在他的一再坚持下，纯化传染性病原体的工作终于完成了。
1982年，Prusiner教授发表了一篇名为《一种新型传染性蛋白引起绵羊痒病》(science . 216:136(1982))的文章。至于这种病原体中最重要的致病蛋白，也叫朊病毒蛋白，简称PRP。重要的问题出现了。蛋白质通过基因转录进行翻译。PrP基因在哪里？
Prusiner教授与加州理工学院的Leroy E. Hood等人合作，他们确定了PrP一端的十五个氨基酸序列，然后用这个序列推导出核酸序列，制作分子探针。有了这种探针，他们可以进一步探索哺乳动物细胞中是否存在PrP基因。不久之后，瑞士科学家查尔斯·魏斯曼发现仓鼠细胞中含有PrP基因。几乎与此同时，美国科学家布鲁斯·切塞博罗(Bruce Cheseboro)也在小鼠体内发现了PrP基因，随后检测到了许多哺乳动物细胞。令人惊讶的是，很多哺乳动物细胞中都含有PrP基因，人类也不例外！！那为什么这些有PrP基因的动物不会得疾病呢？这个问题一度让当时的Prusiner研究团队陷入困境，甚至怀疑PrP与疾病完全无关。
Prusiner教授大胆推测，细胞中可能存在两种不同的PrP，一种是致病的，一种是正常的。这个假设让他像中了彩票大奖一样，因为他找到了PrP是否致病的关键因素。原来，蛋白质很容易被细胞中一种叫做蛋白酶的酶分解，但Prusiner的研究小组观察到，从受感染的脑组织中提取的PrP相当难以分解和破坏，这种奇特的性质与正常蛋白质有很大不同，因此他进一步将这种能引起羊瘙痒病且不容易分解的PrP命名为PrPsc(羊瘙痒病PrP)和正常且容易分解的PRPC。
证明PrP是致病因素的最重要证据是它能诱发小鼠脑内的疾病。Prusiner的研究小组在这一领域一直不是很顺利，因此他们将研究重点转移到分析家族性朊病毒病患者的PrP基因序列上。结果显示患者的PrP基因序列中有一个位置发生了突变！这些发现也暗示了产生突变PrP是危险的。然后，他们又回到老鼠身上进行实验，用转基因技术改变老鼠的基因，让老鼠有了突变的PrP基因，这些突变的PrP基因会翻译成很多突变的PrP蛋白。如果突变的PrP与致病性有关，这些转基因小鼠应该会生病，实验结果和他们的预期一样——小鼠生病了，这是他们最初研究的一大进步。
由于PrPsc(羊瘙痒病PrP)具有致病性，不易被破坏；PrPc(细胞PrP)是正常的，容易分解。PrPsc和PrPc在蛋白质结构上有什么区别？经过分子模拟分析，Prusiner的研究小组发现，PrPc(正常蛋白)由α螺旋组成，而PrPsc(致病蛋白)是完全不同的β-折叠结构。蛋白质的结构差异也导致了它们完全不同的化学性质。与PrPc相比，具有β-折叠结构的PrPsc更稳定，更不容易被酶分解。此外，他们还认为PrPsc可以诱导正常α螺旋PrPc转化为β折叠PrPsc，但对诱导机制的相关研究仍相当模糊。
回到最初的发现，羊痒病是一种发生在绵羊身上的神经退行性疾病。在英国，由于牛的饲养问题，朊病毒蛋白从羊身上越过围栏感染了牛。人类吃了病牛，所以朊病毒跨越了人类和牛之间的分类障碍，感染了人类。事实上，早在公元1960年，英国科学家Pattsion就已经发现很难将羊痒病从绵羊传染给啮齿动物。然而，在Prusiner教授的研究小组利用转基因技术使小鼠携带仓鼠PrP基因后，他们发现种族障碍可以被打破。因为感染仓鼠的朊病毒病原体不会感染正常小鼠，所以具有仓鼠PrP基因(同时具有小鼠和仓鼠PrP基因)的小鼠会被仓鼠朊病毒病原体感染。
Prusiner的研究小组进一步发现，种族屏障的出现与PrP的氨基酸序列有关。也就是说，羊瘙痒病PrP分子的蛋白质序列越接近宿主本身的PrP序列，宿主越容易被感染。比如羊和牛的PrP序列非常相似，所以引起羊瘙痒的PrPsc很容易通过食物感染牛。至于牛的PrP序列，和人类的差异很大。排除一些特殊突变的PrP基因，PrPsc跨越种族屏障从牛传播到人的概率相对较低。
PrPsc破坏细胞的机制还是个谜？当然，研发药物更是难上加难。查尔斯·魏斯曼等人曾经基因敲除小鼠的PrP。幸运的是，小鼠的所有生理功能都正常，PrPsc从此不能感染小鼠。如果PrP基因在人体内如此不重要，未来可能会使用反义或RNAi，但这是最理想的情况，相关研究未来应该还有很长的路要走。
对于艾滋病、癌症……等疾病，人们已经有计划有步骤地开展预防工作，开发药物甚至疫苗，但面对朊病毒、Cujd……新变种等怪异而危险的疾病，科学家们突然变得无知。或许应该说，他们是无能为力的！常用的高温、高压、紫外线、消毒剂等灭菌方法无法消灭病原体，具有传染性，死亡率高。没有DNA或RNA，它可以复制和攻击神经细胞。这个超越传统遗传学概念的分子是什么？我也开始迷茫了。