疯牛病是一类难治的致死性疾病，尽管近年来新闻报道全球范围内的疯牛病病例呈下降趋势，各国的科学家们仍不敢丝毫懈怠，致力于对其开展广泛的研究。近期来自美国布朗大学的研究人员称他们发现了疯牛病致病原朊蛋白的传染机制。研究人员在在酵母中证实朊蛋白复合体的大小而非数量影响了它们的传播效率。研究成果发表在10月29号的《科学》（Science）杂志上。

“通常当蛋白质发生错误折叠时会导致疾病发生，在临床上很多传染性疾病都是由于错误折叠的蛋白质增多引起,” 分子生物学、细胞生物学及生物化学系副教授Tricia Serio说道：“然而多年来我们在哺乳动物中证实检测错误折叠的蛋白质含量并不适用于预测疾病的进展。”

人体正常细胞中也有朊蛋白，目前生物学家尚不清楚它在哺乳动物细胞中的正常功能。当细胞中的朊蛋白发生错误折叠时，它们会组装成聚集体。而分子伴侣可阻止朊蛋白的聚集。聚集及解聚的速度通常由朊蛋白的构象决定。

“不同构象的朊蛋白在病理传播和疾病的潜伏时间上有着显着的差异。我们希望能了解其中的机理，”Serio说。

通过将酵母细胞实验与数学模型相结合，布朗大学的研究小组发现朊蛋白形成的聚集体的大小影响了它在细胞间的传染能力。Serio说如果朊蛋白聚集体过大，它们就会丧失在细胞间的传染力。小的朊蛋白聚集体拥有更强的传染效力。 “在新研究中我们通过改变聚集体的大小改变了蛋白的传染性。”Serio说。

博士后研究员Aaron Derdowski利用显微镜监测了不同大小的朊蛋白聚集体在细胞间的移动，观察到小的蛋白聚集体比大的更易于侵入细胞。通过对细胞群进行遗传分析Aaron Derdowski对不同朊蛋白聚集体的传播进行了追踪。

Suzanne Sindi是分子生物、细胞生物及生物化学系和计算机分子生物学中心合聘的博士后研究员。他对细胞生成和传播朊蛋白聚集体的过程进行了模拟，并用计算及可视化中心的计算集群进行了运算。这一模体与实验获得的观察结果完全一致，证实了蛋白质聚集体的大小而不是含量是关键的因素。

Serio认为研究小组从酵母中获得的实验结果同样能用于解释其他的哺乳动物。

Serio说：“最终这一发现将影响朊蛋白感染疾病治疗策略的开发。如果研究人员没有意识到聚集体大小的重要性，而开发出阻碍朊蛋白聚集体形成的治疗策略，他们有可能使阮病毒形成更小的聚集体而使情况变得更糟。更有效的策略应该是控制聚集体的大小，而不是它们的数量。“

此外，Serio认为新发现还可应用到蛋白质错误折叠导致的神经变性疾病例如阿尔茨海默病或帕金森氏病中去。

英文摘要：

Science 29 October 2010:
Vol. 330. no. 6004, pp. 680 - 683
DOI: 10.1126/science.1197785

A Size Threshold Limits Prion Transmission and Establishes Phenotypic Diversity
Aaron Derdowski,1,* Suzanne S. Sindi,1,2,*, Courtney L. Klaips,1 Susanne DiSalvo,1 Tricia R. Serio1,

According to the prion hypothesis, atypical phenotypes arise when a prion protein adopts an alternative conformation and persist when that form assembles into self-replicating aggregates. Amyloid formation in vitro provides a model for this protein-misfolding pathway, but the mechanism by which this process interacts with the cellular environment to produce transmissible phenotypes is poorly understood. Using the yeast prion Sup35/[PSI+], we found that protein conformation determined the size distribution of aggregates through its interactions with a molecular chaperone. Shifts in this range created variations in aggregate abundance among cells because of a size threshold for transmission, and this heterogeneity, along with aggregate growth and fragmentation, induced age-dependent fluctuations in phenotype. Thus, prion conformations may specify phenotypes as population averages in a dynamic system.

1 Department of Molecular Biology, Cell Biology and Biochemistry, Brown University, 185 Meeting Street, Post Office Box G-L2, Providence, RI 02912, USA.
2 Center for Computational Molecular Biology, Brown University, 115 Waterman Street, Post Office Box 1910, Providence, RI 02912, USA.
* These authors contributed equally to this work.