朊病毒是一种最著名的导致“疯牛病”等退行性脑疾病的传染性因子，可能已经在细菌中被发现。
研究人员在1月13日的《科学》杂志上报告说，肉毒杆菌（引起肉毒中毒的微生物）中的一种蛋白质片段，当插入酵母菌和大肠杆菌中时，可以像朊病毒一样发挥作用1。
朊病毒是由可以以多种结构不同的方式折叠的蛋白质形成的。蛋白质的朊病毒版本可以通过将该蛋白质的正常形式转化为朊病毒版本，以传染性的方式自我延续。
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科学家在 20 世纪 80 年代首次发现朊病毒是致命性脑部疾病（称为传染性海绵状脑病）背后的病原体。此后，研究人员在哺乳动物、昆虫、蠕虫、植物和真菌2中发现了错误折叠的蛋白质，并且了解到并非所有的朊病毒都会伤害它们的宿主。
但直到现在，朊病毒只在真核生物（包括动物、植物和真菌）的细胞中被发现。
大海捞针
在最新的研究中，研究人员使用经过训练可以识别酵母中朊病毒形成蛋白的软件，分析了大约 60,000 个细菌基因组。他们专注于细菌蛋白质 Rho 的一个片段。在许多细菌中，如肉毒杆菌和大肠杆菌，Rho 是基因表达的全局调节因子，这意味着它可以控制许多基因的活性。
当从肉毒杆菌中提取的潜在朊病毒形成片段插入大肠杆菌时，形成了大多数朊病毒特有的畸形蛋白质团块。此外，当蛋白质片段插入酵母中时，它可以取代已知的朊病毒形成酵母蛋白的功能。
研究人员还发现，虽然正常版本的 Rho 会抑制大肠杆菌中的基因活性，但当蛋白质处于朊病毒形式时，许多基因都处于活跃状态。该研究的合著者、马萨诸塞州波士顿哈佛医学院的细菌遗传学家安·霍克希尔德表示，这表明朊病毒可能使细菌能够适应某些类型的环境压力。例如，科学家们发现，经过朊病毒版本的 Rho 修饰的大肠杆菌比具有正常 Rho 的细菌更能适应乙醇的暴露。
这些发现表明，朊病毒早于大约 23 亿年前真核生物和细菌之间的进化分裂。“朊病毒在自然界中的分布可能比之前假设的更广泛，”霍克希尔德说。“我们相信，在细菌中将会发现其他形成朊病毒的蛋白质。”
快速变身专家
由于朊病毒是可遗传的，这些发现表明，这些蛋白质可以使细菌在不需要基因突变的情况下继承性状。马萨诸塞大学阿默斯特分校的细菌生物化学家彼得·钱恩说，当“细菌可能需要对其环境做出快速反应时，例如处理抗生素”时，这可能会派上用场。
钱恩说，研究人员的下一步是确认 Rho 可以在其天然宿主中像朊病毒一样发挥作用。但钱恩补充说，这可能很困难，因为肉毒杆菌不像大肠杆菌等传统实验室生物那样容易进行基因实验。
纽约伊萨卡康奈尔大学的分子生物学家杰弗里·罗伯茨表示，开发在细菌中试验朊病毒的能力可能有助于揭示更多关于人类朊病毒的行为，而这可能与阿尔茨海默病和帕金森病等疾病有关。
本文经许可转载，于2017 年 1 月 12 日首次发表。