朊病毒是一種最著名的導致“瘋牛病”等退行性腦疾病的傳染性因子，可能已經在細菌中被發現。
研究人員在1月13日的《科學》雜誌上報告說，肉毒桿菌（引起肉毒中毒的微生物）中的一種蛋白質片段，當插入酵母菌和大腸桿菌中時，可以像朊病毒一樣發揮作用1。
朊病毒是由可以以多種結構不同的方式摺疊的蛋白質形成的。蛋白質的朊病毒版本可以透過將該蛋白質的正常形式轉化為朊病毒版本，以傳染性的方式自我延續。
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科學家在 20 世紀 80 年代首次發現朊病毒是致命性腦部疾病（稱為傳染性海綿狀腦病）背後的病原體。此後，研究人員在哺乳動物、昆蟲、蠕蟲、植物和真菌2中發現了錯誤摺疊的蛋白質，並且瞭解到並非所有的朊病毒都會傷害它們的宿主。
但直到現在，朊病毒只在真核生物（包括動物、植物和真菌）的細胞中被發現。
大海撈針
在最新的研究中，研究人員使用經過訓練可以識別酵母中朊病毒形成蛋白的軟體，分析了大約 60,000 個細菌基因組。他們專注於細菌蛋白質 Rho 的一個片段。在許多細菌中，如肉毒桿菌和大腸桿菌，Rho 是基因表達的全域性調節因子，這意味著它可以控制許多基因的活性。
當從肉毒桿菌中提取的潛在朊病毒形成片段插入大腸桿菌時，形成了大多數朊病毒特有的畸形蛋白質團塊。此外，當蛋白質片段插入酵母中時，它可以取代已知的朊病毒形成酵母蛋白的功能。
研究人員還發現，雖然正常版本的 Rho 會抑制大腸桿菌中的基因活性，但當蛋白質處於朊病毒形式時，許多基因都處於活躍狀態。該研究的合著者、馬薩諸塞州波士頓哈佛醫學院的細菌遺傳學家安·霍克希爾德表示，這表明朊病毒可能使細菌能夠適應某些型別的環境壓力。例如，科學家們發現，經過朊病毒版本的 Rho 修飾的大腸桿菌比具有正常 Rho 的細菌更能適應乙醇的暴露。
這些發現表明，朊病毒早於大約 23 億年前真核生物和細菌之間的進化分裂。“朊病毒在自然界中的分佈可能比之前假設的更廣泛，”霍克希爾德說。“我們相信，在細菌中將會發現其他形成朊病毒的蛋白質。”
快速變身專家
由於朊病毒是可遺傳的，這些發現表明，這些蛋白質可以使細菌在不需要基因突變的情況下繼承性狀。馬薩諸塞大學阿默斯特分校的細菌生物化學家彼得·錢恩說，當“細菌可能需要對其環境做出快速反應時，例如處理抗生素”時，這可能會派上用場。
錢恩說，研究人員的下一步是確認 Rho 可以在其天然宿主中像朊病毒一樣發揮作用。但錢恩補充說，這可能很困難，因為肉毒桿菌不像大腸桿菌等傳統實驗室生物那樣容易進行基因實驗。
紐約伊薩卡康奈爾大學的分子生物學家傑弗裡·羅伯茨表示，開發在細菌中試驗朊病毒的能力可能有助於揭示更多關於人類朊病毒的行為，而這可能與阿爾茨海默病和帕金森病等疾病有關。
本文經許可轉載，於2017 年 1 月 12 日首次發表。