第五讲 蛋白质遗传

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1、第五讲蛋白质遗传第五讲蛋白质遗传 肮病毒感染性蛋白质二、肮病毒的繁殖三、肮病毒是细胞中的非孟德尔遗传因子四、肮病毒的遗传标准五、肮病毒蛋白质（PrPSc）蛋白质基因六、肮病毒中有一个独立的prion决定域七、消耗性蛋白与遗传性蛋白八、作为细胞结构的“蛋白质复合体”的遗传一、肮病毒感染性蛋白质二、肮病毒的繁殖三、肮病毒是细胞中的非孟德尔遗传因子四、肮病毒的遗传标准五、肮病毒蛋白质（PrPSc）蛋白质基因六、肮病毒中有一个独立的prion决定域七、消耗性蛋白与遗传性蛋白八、作为细胞结构的“蛋白质复合体”的遗传羊瘙痒症：早在18世纪，这种疾病就在欧洲的一些国家流行。患病的羊由于奇痒无比，在 树上或其

2、他物体上用力摩擦，致使毛皮脱落，故称为瘙痒症。以羊瘙痒症的发病机制的研究 为契机，人们开始注意到蛋白质遗传。真正对阮病毒一词的提出是在1982年。意指可转移性海绵样脑软化病的蛋白质病原体，它 能引起羊瘙痒病、疯牛病、鹿、猫、水貂等的海绵样脑软化病，更严重的是能引起人的震颤 病、克雅氏病和吉斯综合症等症状：脑组织的海绵样化、空泡化，星形胶质细胞和微小胶质细胞的形成以及阮病毒蛋白的 积累，致使个体无免疫反应，产生认知和运动功能的严重衰退直至死亡。已经证实人的震颤病、克雅氏病和吉斯综合症和羊瘙痒症是同一类蛋白质病原体感染的疾 病，这些疾病通称为传染性海绵样脑软化病。患者脑子病区因神经组织的大量丢失及

3、囊泡化 而呈海绵样，并存在大量的淀粉样蛋白沉积。这种沉淀是一种片层的蛋白质纤维结构，其基 本的分子结构就是后来发现的阮病毒分子。阮病毒是一种非DNA/RNA的传染病原，其分子结构完全不像已知的细菌、真菌、寄生物、类 病毒和病毒等那样以所含的核酸为遗传物质，它是一种蛋白质病原体，称为阮病毒蛋白1、肮病毒的分子结构与特性2、肮病毒基因及其表达3、肮病毒的感染途径一、肮病毒感染性蛋白质被阮病毒感染的病体中发现有一种特殊的蛋白质，是一种传染性的抗蛋白酶的、分子质量为 27-30kDa的蛋白质，称为PrP27-30。PrP27-30是一种侵染性且不含核酸的蛋白质，是构 成阮病毒的基本单位。但是，PrP2

4、7-30本身不具有侵染性，而由3个PrP27-30分子构成 的“阮病毒颗粒”具有高度侵染性。PrP27-30还能聚集成杆状颗粒，约由1000个PrP27-30 构成的这种杆状体总是排列成丛，杆和丛都有传染性。阮病毒有17种，246个氨基酸组成。它包括两种形式：正常的细胞型（PrPc）和异常的病原型（PrPsc）。1、肮病毒的分子结构与特性PrPc的分子质量为33-35kDa,对蛋白酶敏感；完整的PrPsc的分子质量也为33-35kDa，但 具有抗蛋白酶的活性。PrPSc和PrPc在一级结构上完全相同，但在蛋白质构象上不同。PrPSc比PrPc具有更多的 B折叠结构，它经过有限的水解，移去N-末

5、端的67个氨基酸而成为一个141个氨基酸的抗 蛋白酶的核心，即PrP27-30。PrPsc不是传染性阮病毒颗粒的组分，它形成后经过水解，主要以PrP27-30的形式存在， 这是才成为阮病毒颗粒的成分。PrPSc和PrPc都含有一对二硫键和两个N型复合寡糖链，二硫键和糖基化残基都在PrP的C 端。N端含有22个氨基酸残基组成的信号肽序列，C端含有23个氨基酸组成的糖基磷酸肌 醇锚受体结合位点。金仓鼠的阮病毒蛋白示意图N端含(SP)信号肽和及C端SS疏水信号序列的蛋白全长生物合成时删去SP序列和在锚定GPI后删去SS序列所剩余的蛋白PrP 27 - 30分子，它是PrPsc经有限的水解，移去N-末

6、端的67个氨基酸而成为一个141 个氨基酸的抗蛋白酶的核心PrPc是一种膜蛋白，它定位于细胞膜的穴样内陷类结构域(CLDS)。PrPSc和PrPc在生化特性上有如下不同：在非变性的去污剂中，PrPsc不溶解PrPsc具有抗蛋白酶的特性PrPSc和PrPc都借助于磷脂(GPI)在细胞膜表面附着附着，经磷酸肌醇脂酶C酶解后，PrPc 从膜上释放出来，而PrPsc则不释放用Triton-X100进行相分配后，PrPc在水相内，而PrPsc则在Triton-X100相内 特异的抗体只与PrPsc有血清反应，而与PrPc无反应。说明两者具有不同的构象 PrPSc和PrPc糖基化的比例和部位不同，PrPs

7、c的糖基化比例要低于PrPc。2、肮病毒基因及其表达阮病毒蛋白本身并不含核酸，但它是由宿主染色体基因编码的。迄今已克隆了包括人在内的30多种动物的阮病毒基因，并推导和测定了它们的序列：人的 阮病毒蛋白基因定位于20号染色体短臂上，小鼠的阮病毒蛋白基因位于第2号染色体短臂 上，说明它早在哺乳动物出现之前即已存在。有研究者认为PrP基因为持家基因。阮病毒蛋白的RNA并不是由一个外显子组成，但整个开放阅读框包含在一个单一的外显子 中，这排除了可通过不同的RNA剪接产生不同类型PrP的可能。例如仓鼠PrP基因是两个外 显子被一个10kb的内含子间隔，外显子1编码5的不翻译的先导序列，而外显子2编码 P

8、rP及3不翻译区；小鼠PrP基因则有三个外显子，只有外显子3相当于仓鼠PrP基因的 外显子2。以上两种基因的启动子都是富含G-C的多拷贝序列，适于转录因子Spl的结合。对cDNA的5分析发现其mRNA在不同位点起始,Northern杂交也说明鼠的不同组织中阮病 毒蛋白mRNA水平各不相同，最高表达在脑部和胎盘，这说明阮病毒蛋白的表达是组织依赖 型的。虽然PrP的功能不明，但是知道PrP mRNA在成年动物脑中是组成型表达的；在隔膜中PrP mRNA与胆碱乙酰转移酶在发育中是平行增加的。小鼠PrP的序列近30%与小鸡中富有乙酰胆碱受体诱导活性组分中的一种分子是相同的。3、肮病毒的感染途径人感染阮

9、病毒可能有三种途径： 一是遗传突变，使阮病毒蛋白失去细胞型而易于折叠成致病型。二是医源性感染，如角膜移植手术时，曾发生由于捐献者为阮病毒的感染者，使受捐者感染 的情况；又如注射用的人生长激素和促性腺激素是提取于阮病毒病患者的腺垂体。三是饮食感染，如食用了患疯牛病的动物的脑组织。二、肮病毒的繁殖正常的PrPc蛋白转变为阮病毒蛋白PrPsc是一个翻译后加工过程，后者是前者的一种异常 的异构体。所谓阮病毒的感染繁殖就是由正常的PrPc蛋白质转变为PrPsc的过程。该过程目前并不清楚，只是提出各种假设，以解释阮病毒感染后的指数性增长。其中比较简 单的模型是假设一个PrPsc分子可与一个PrPc分子结合

10、成异质型二体，随即转化为两个 PrPsc分子。下一轮则是两个PrPsc分子与两个PrPc分子，而产生四个PrPsc分子，导致 PrPsc以指数形式增加。阮病毒是一种蛋白质病毒，它的自我繁殖是它对其同一基因编码的正常蛋白质的翻译后修饰 作用，使后者转变为与其同一构象，这就是所谓的“唯蛋白质”假说。繁殖的分子机制：重折叠模型PrPc在折叠为PrPsc模板时可能需要一定的分子伴侣与能源。在分子伴侣的作用下，PrPc 折叠为PrPsc繁殖的分子机制：重折叠模型构象的变化是动力学控制的。高能障阻止可察觉的自发转变。PrPc与外源的PrPsc的相互作用，诱导PrPc转变为PrPsc繁殖的分子机制：成核模型

11、PrPc分子在加入到预存的PrPsc聚集体时必须按照预存的PrPsc的构型进行 繁殖的分子机制：晶核模型在PrPc与PrPsc的平衡中强烈地倾向于PrPc。PrPsc晶核的形成是一种罕见的事情。一旦核形成之后，单体的加入将随之加快。增大的聚 集体或核会不断地裂解为碎片以加大与单体接触的面积而使转变加速，使转变指数增加 阮病毒像其他含有核酸的病毒和类病毒一样能感染宿主并在宿主细胞内繁殖。因此它是与其 它病毒处于同一进化阶梯的病原体，称之为阮病毒。含有核酸的病毒繁殖一向是核酸作为遗 传物质的依据，而阮病毒是不含核酸的蛋白质病原体，它自然就是蛋白质作为遗传物质的依 据。阮病毒（PrPsc）的繁殖就是

12、阮病毒把自己的立体构型的信息输入到PrPc的结果。这是 个蛋白质的繁殖过程，自然就是一个遗传信息的传递过程。这种在蛋白质和蛋白质之间遗传 信息的传递，对中心法则蛋白质不能输出信息的概念是一个严峻的挑战。它明确告诉我们，遗传信息不仅仅是中心法则所说的信息大分子的一级序列，信息大分子的 构型也是一种信息，而且也是一种遗传信息。三、肮病毒是细胞中的非孟德尔遗传因子1. URE3阮病毒蛋白，一种影响氮分解的非孟德尔遗传因子2. PSI阮病毒蛋白质：作为翻译释放因子的非孟德尔遗传因子3. HET-s, 一种具有正常细胞功能真菌的阮病毒蛋白URE3阮病毒蛋白，一种影响氮分解的非孟德尔遗传因子在酵母中也发现

13、有两种品系的阮病毒分子，它们是酵母中两种正常蛋白分子（Ure2p和 Sup35p）的阮病毒形式。其中Ure2p与Gln3p共同参与氮的调控。Ure2p在好的氮源供应的 情况下，就抑制作为正转录因子的Gln3p。在Gln3p调控的基因中，有一种DAL5的基因， 产生尿囊酸盐透性酶（Dal5p）。尿囊酸盐是一种氮源，它的结构与USA （尿基琥珀酸盐）非 常接近，因此在Dal5p的输入中往往混入。但在好的氮源时，由于Ure2p对Gln3p的抑制作 用，USA的吸收也被抑制。当Ure2p转变为其阮病毒形式URE3时，其氮的调控能力大减， 即使在好的氮源的情况下，USA也被大量输入。尿囊酸盐USA（脲酰

14、基琥珀酸盐）Gln3p是DAL5的正调控因子，DAL5基因产生的蛋白Dal5p可使尿囊酸盐和USA输入。酵母 生长在丰富的氮源，如氨或谷氨酸上时就Ure2p就抑制Gln3p的活性，从而阻止对USA的输 入。而在贫氮源时，Gln3p开始工作，促成DAL5合成Dal5p蛋白，使得USA和尿囊酸盐输入细 胞内。或Ure2p转变为URE3阮病毒形式，URE3不能起到Ure2p对Gln3p的抑制作用，即使在丰 富的氮源上，Gln3?也工作，促进了对USA等的输入URE2基因的一些突变体能使酵母在丰富的氮源上利用USA。这种酵母品系对USA的使用的性 状是显性的，不依减数分裂而行孟德尔氏分离，并通过细胞质

15、融合而传递，因而确定它是一 种非染色体基因，命名为URE3。这是一种阮病毒形式的蛋白质，它与Ure2p蛋白同为ure2 基因编码，但彼此构象不同。URE3失去Ure2p的正常功能，但却具有把Ure2p转变为它本 身的能力。所以，URE3的存在使Ure2p不断地减少、缺乏，这与ure2基因的突变而不能 制造正常的Ure2p的现象型是一样的。PSI阮病毒蛋白质：作为翻译释放因子的非孟德尔遗传因子Sup35蛋白的正常功能是翻译终止作用，它作为翻译释放因子的亚单位而识别终止密码子 （UAA, UAG, UGA），把肽链从最后一个tRNA中释放出来。Sup35蛋白的阮病毒形式称作PSI,它使翻译不在终止

16、密码处释放肽链，并通过无义抑制而 继续进行，是对终止密码的通读。Sup35基因编码释放因子3（eRF3），它具有PSI-正常蛋白质构象（圆形），它与eRF1（三 角形）共同在核糖体执行释放肽链的功能。一旦形成PSI+结晶核（方框），PSI-就迅速 加入到结晶核中导致PSI+的积聚，导致翻译不在终止密码处释放肽链，并通过无义抑制而 继续进行PSI是Sup35p蛋白的阮病毒形式。已知Sup35p是翻译释放因子eRF3。在没有PSI存在 的正常细胞中，Sup35基因的功能是完全正常的，能促成在终止密码处终结肽链的合成。在 含PSI的细胞中，部分或全部的Sup35p蛋白转换成PSI的构象，导致翻译终结

17、的无义抑 制作用。换言之，PSI能催化正常的Sup35p蛋白转换为阮病毒蛋白。PSI在活体细胞中具有显性性状的表达特征，以及非孟德尔的遗传特点；Sup35p既因Sup35 基因突变，也因PSI的存在而导致相似的现象型，这些都说明PSI是阮病毒蛋白质，具有 蛋白质遗传的特性，是唯蛋白质假说的又一证据。HET-s, 一种具有正常细胞功能真菌的阮病毒蛋白一个真菌群体是一个合胞体，细胞间可以交换细胞质甚至细胞核，当两个群体生长在一起时， 它们的菌丝往往融合而共享营养。这种菌丝融合的特点往往是一方把病毒传给另一方。这种 融合只在密切相关的群体间进行，使它们可能含有相同的病毒。Podospora必须在8个

18、 “het”位点相同时才能进行融合。群体在一个或更多“het”位点的等位基因不同时，虽然 能够起始菌丝融合，但菌丝很快退化形成隔障，以阻止菌丝进一步融合。这种现象称为“异 核体不相容性”这8个位点之一的het-s具有两个等位基因:het-S和het-sHet-s细胞只能与其它的het-s 细胞融合，het-S细胞只能与其它的het-S细胞融合。如果het-s细胞与het-S细胞相遇， 则发生异核体不相容现象。只有het-s基因的蛋白产物以阮病毒形式，即以het-s的形式 存在时，才会发生异核体不相容现象。het-s和URE3、PSI一样，也是一种非孟德尔遗 传因子。Het-s基因型的细胞可以表

19、达两种表现型：一种叫het-s，它与het-S品系相遇时，融合的菌丝会很快地退化而形成隔障，以阻止菌 丝进一步融合，表现异核体不相容性，最终导致死亡，这是菌丝融合所必需的正常功能。另一种为het-s*,它是在het-s不存在时才起作用，它实际上是het-s基因直接的蛋白质 产物。它与het-s或het-S都能相容，是对真菌菌丝融合有害的。四、阮病毒的遗传标准1. 可逆的治愈2. 正常蛋白的过剩生产将加大阮病毒形成的频率3. 该蛋白的基因突变与该蛋白的阮病毒的现象型相关1. 可逆的治愈有些阮病毒是可以治愈的。如果确实可以治愈，它应该能在治愈的品系内再次以低频率发生， 因为当初引发阮病毒的同样事件

20、可以再次发生。例如把URE3细胞放在含1-5mM盐酸胍的培 养基上生长而治愈，但是从治愈的克隆中能再次分离到携带URE3的克隆，这些URE3以类 似发生于多数野生型品系中的10-6频率发生2. 正常蛋白的过剩生产将加大阮病毒形成的频率因为阮病毒形成的原发事件是该蛋白的自发转变，所以该蛋白正常形式的过剩生产会加大作 为此种转变的后选分子的数量。例如增加ure2p会使URE3重新产生的频率加大20-200倍3. 该蛋白的基因突变与该蛋白的阮病毒的现象型相关因为阮病毒的形成是通过正常形式蛋白的转变，基因突变将阻止正常形式的蛋白合成，也就 阻止了阮病毒的繁殖。因此该蛋白的染色体基因可视为该非孟德尔因子

21、（阮病毒）的繁殖所 必需的基因。该基因突变体的现象型与该非孟德尔因子（阮病毒）的现象型是一样的。因为 不管是该阮病毒的存在还是该基因突变的存在，都导致同样的结果：正常蛋白的缺乏。例如 ure2突变体具有与URE3品系同样的现象型，而且这些ure2突变体不能繁殖URE3 阮病毒蛋白-蛋白质基因URE3和PSI都能在细胞内分别地以Ure2p或Sup35p作用基质进行自我繁殖。这种自我繁 殖的本质是基于一种感染/诱导性的机制，而不一定是基于羊瘙痒病那样的传染性机制。在 自我繁殖过程中，细胞中已存在感染性蛋白质（如URE3, PSI等）是某种改变了的细胞 蛋白质，它失掉了正常的功能，但却具有把与其同一

22、基因编码的正常蛋白质转变成它本身的 能力。按照遗传学分析，这些已存的感染/诱导性蛋白质（prions）是典型的非孟德尔遗传 因子（non-Mendelian elements），并且符合Wickner的三条遗传标准。Wickner提出，这种遗传途径的鉴别不依赖肮病毒的具体的繁殖机制的异同，而可以依据其 他的诸如共价键的自我修饰机制（covalent self-modification）等。据此，肮病毒将建 立在一个更广义的定义上：它包括任何可以无限繁殖本身已经变更的形式（altered form） （不需要持续的外界刺激），并可以遗传的蛋白质。这可以包括某些自我修饰的酶以及在细 胞内促成正常构

23、象转变为其本身构象的蛋白质。作者认为，Wickner的遗传标准是适用于内源性（endogenous）肮病毒的特征，并且对于具 有正常功能的内源性肮病毒来说，第三条标准也不适用。而对于外源性的（exogenous），即 侵入性、传染性的肮病毒，如哺乳动物的TSEs则完全不适合。内源性肮病毒事实上就是存 在于细胞内的一种非孟德尔式的蛋白质遗传因子，它们对于细胞的一定的遗传性状起正调控 或负调控作用。换言之，如果一种遗传因子是一种肮病毒，它就是一种蛋白质基因。例如， URE3就是一种对氮异化代谢酶的转录起负调控作用的蛋白质基因。而对Het-s 来说，它 表达的是细胞的正常性状，就一个细胞质中正常的“

24、蛋白质基因”。因此，Wickner的三 条标准可以看成是鉴定细胞内“蛋白质基因”的标准，特别是前两条可以看成是鉴定正常性 状的“蛋白质基因”的标准。六、阮病毒蛋白中有一个独立的prion决定域对于ure2基因的删除（deletion）分析证明，它的序列中的66354核苷酸位点决定着Ure2p （蛋白）对氮的调控功能，而165位点则决定着肮病毒的诱导及繁殖功能。虽然整体Ure2p 的过剩表达可以使URE3的发生频率提高20200倍，但它的N末端的65个位点就足以诱 导URE3的发生，甚至在更高的频率。因此证明，Ure2p的两个功能一肮病毒功能与氮调控 功能，是由该分子的两个独立的部分所完成。七、

25、消耗性蛋白与遗传性蛋白一类是消耗性的蛋白质，它们是中心法则的最后产物，是所谓“工作分子”，并将在工作当 中消耗殆尽。根据中心法则的概念，细胞中全部的蛋白质都是消耗性蛋白质，因为它是遗传 信息的终端。所有的遗传信息是不可能从蛋白质输出到另外任何生物大分子中去的。这是分 子生物学的法则！Crick所界定的工作分子（蛋白质）就好像蜂房中的工蜂，没有生殖能力， 只能工作到死。但是，我们不能忘记，工蜂的命运并不像Crick的蛋白质那样绝无仅有，蜂 的幼虫如果被抚育在蜂王台上，就会成为具有无限繁殖能力的蜂王！自然界似乎在昭示我们， 难道蛋白质就没有在“蜂王台”上的机会？另一类是遗传性的蛋白质，就是我们所谈

26、论的肮病毒蛋白一-prion protein。它们是中心 法则最后产物（蛋白质）被修饰后的另一种形式，并具有把相应的蛋白质转变为它自身的自 我繁殖能力。肮病毒蛋白是怎样产生的，或者是怎样被放在蜂王台上的？这个问题正如基因 （DNA）是怎样产生的一样众说纷纭，有人还在研究肮病毒的进化，这说明细胞内的肮病毒 蛋白质很可能是细胞结构进化的结果。是一个由消耗性蛋白质经由自然选择转变为遗传性蛋 白质的过程。这给后天获得性遗传打开了道路。八、作为细胞结构的“蛋白质复合体”的遗传遗传学家们一直认为，细胞中众多的细胞器，只有含DNA的线粒体及叶绿体是独立的遗传单 位。其他细胞器则是由细胞核基因所控制的。近来由

27、于细胞分子生物学的发展，研究细胞结 构的分子生物学家已经明确地指出，绝大多数的细胞器是具有自我繁殖功能的，这种功能不 受DNA的控制，但却决定于构成它的独特的、预存的蛋白质，而这些蛋白质总是以复合体的 形式存在。一个哺乳动物细胞大约含有10000种，约合1010个蛋白质分子，这些蛋白质分子开始时是 在细胞质液中按照中心法则通道合成的。但它们最终要按各自的路线装配到各种细胞器或者 不同的compartment中，如鞭毛、纤毛、高尔基氏体、ER等细胞器，以及在细胞膜下面的 cortex层、细胞基质、核基质等不同的compartment。一种蛋白质在中心法则是产生后，如 果它要加入到细胞结构中去，它

28、的空间位置、分布以及分子构象都决定于预存结构中的同源 蛋白质分子的空间分布与分子构象。这是一个由消耗蛋白转变为遗传性蛋白的过程，也是一 个遗传性蛋白的繁殖过程。整个过程的机制是以已存模板为基础，类似于肮病毒的繁殖。1. 纤毛虫的皮层遗传细胞内众多的细胞结构或细胞器是不含DNA的蛋白质复合体。很早以前，科学家就发现 （1965）65草履虫体表的纤毛排列图案，因配对中的偶发事故或人工显微手术而发生的改 变（如纤毛排列倒向、骈联体等），将通过细胞分裂（有丝分裂或无丝分裂）遗传于后代， 并明确指出这种遗传是一种拉马克遗传形式，是一种典型的以蛋白质为基础的后天获得性遗 传问题，它并不伴随基因组（DNA）

29、的改变。这种细胞的结构性的遗传十分类似于在URE3、PSI和Het-s 所看到的阮病毒蛋白质结构 的遗传，它是以阮病毒蛋白质的模板功能及自我繁殖功能为基础的2. ER转位器内质网膜（ER）被从细胞中完全移除，则细胞将完全失去ER。尽管这时细胞核中的基因仍 然在正常地生产着构建ER所需要的全部的蛋白质及酶，ER将永远不会产生。一个新的ER 的产生除非有一片段已存的ER（existing ER），或者起码有一个含有转位器蛋白质的ER 碎片，才能保证ER的生长或复制。因为只有在转位器蛋白质存在时，按中心法则产生的蛋 白（更确切地说是肽链）才能进AER，并在ER中已存在的相应蛋白质的模板作用下，被修

30、饰成与已存在的相应蛋白质（包括转位器蛋白）的相同形式。这说明细胞器的繁殖必须以它 自身的蛋白质的信息为模板，就好像肮病毒蛋白质的繁殖。3. 中心粒的复制基体与中心粒是同一类的细胞器。它们的分子结构非常类似，它们在功能上也往往是互相转 化的。例如，衣藻在进行有丝分裂时，它的鞭毛被吸收掉，基体移动到细胞内部而进入纺锤 体的两极中担当中心粒的作用。一个中心粒或基体呈长柱体形，宽0.2um，长0.4um。每三个微管聚合为一个三联体，九个 联体围成一个中空的长柱体。各三联体之间沿纵轴以蛋白质相连，并有蛋白质分子伸向长柱 体的腔内，呈车轮状。中心粒是通过已存的中心粒复制产生的。中心体内的两个中心粒是成一定

31、角度而定位的。复 制时，两个中心粒分开，然后一个新的中心粒在旧有中心粒附近按一定角度产生。中心粒或基体是由微管构成的，微管是由微管蛋白构成。可以想象，在细胞质中按中心法则 通道产生的微管蛋白要作为中心粒的构成分子，它必须按照中心粒中已存微管蛋白的构象及 空间位置加入其中。无疑地，这是一个由消耗性蛋白质转变为遗传性蛋白质的过程。是一个 以prion繁殖机制为基础的过程。细胞结构的模式遗传与阮病毒蛋白质的构象遗传是平行 的、类似的蛋白质遗传现象，这种平行现象不只限于被膜的细胞器，可能包括所有的能自我 复制的细胞器及细胞结构。4. 细菌鞭毛的装配鞭毛蛋白单体在细菌细胞内被核糖体合成后，被位于鞭毛基部

32、的一个特殊的部件输送到正在 生长的鞭毛丝的孔道中。鞭毛蛋白单体沿孔道向远端扩散，最后在一个五聚体的帽状体的引 导下装配到鞭毛丝顶端上去，使鞭毛丝不断地延长。鞭毛中已存的鞭毛蛋白的构象及空间分布是遗传的，是鞭毛中的后生的、已存的信息，也是 新的鞭毛蛋白装配的模板。这与阮病毒的自我繁殖过程如出一辙。因此鞭毛的装配过程就是 一种以阮病毒繁殖为机制的蛋白质遗传过程。鞭毛中已存的鞭毛蛋白就是遗传的蛋白质5. 微管的装配URE3、PSI等阮病毒蛋白的自我繁殖的基本机制就是以形成纤维状的线性晶核、PrP、 Ure2p等蛋白在加入晶核时所释放的能量，驱使它们改变构象，而与晶核中已存的PrPsc、 URE3、P

33、SI的构象一致。微管蛋白在形成微管时也因晶核的不同而形成不同的微管，与阮病毒的繁殖过程及其类似。 通过本章所述，可以推论：1、在细胞中存在两种遗传系统-DNA遗传系统和蛋白质遗传系统。2、细胞中的蛋白质可以分为消耗性蛋白质与遗传性蛋白质，正如DNA可以分为编码序列与 非编码序列那样。把DNA遗传系统称为密码遗传系统，把蛋白质系统称为构象系统。这里的 构象，不仅指蛋白质分子本身的构象遗传，也指以蛋白质分子构象为基础的蛋白质复合体的 构象遗传（蛋白质分子的空间分布及空间方向），或称细胞结构的模式遗传。3、蛋白质遗传系统的存在，彻底排除了所谓的归根结底论。归根结底论认为，蛋白质都是 由基因产生的，决

34、定的。遗传性蛋白是一种独立的、后生的遗传因子，它的一级结构虽然决 定于DNA，但决定它作为遗传因子的构象与功能却只决定于它自己，而不决定于基因（DNA）。4、蛋白质遗传，特别是蛋白质复合体遗传实际上是生物性状遗传的基础，它决定着生物遗 传的主要框架。5、DNA遗传是通过蛋白质遗传来发挥作用的。6、如果蛋白质遗传确立，将给遗传理论框架带来巨大的改变。许多重大的生物学概念如细 胞的完整性、后天获得性遗传、胚胎发育机制、进化论，以致癌变、衰老等必将发生深刻的 改变。英国科学家的一项最新实验显示，变异普里昂蛋白可能只是发病后身体内的一种产 物。科学界目前一般认为，疯牛病和新型克雅氏症等海绵状脑病是变异

35、普里昂蛋白导致 的。但英国科学家的一项最新实验显示，变异普里昂蛋白可能并不是病因，而只是发病后身 体内的一种产物。根据现有理论，普里昂是哺乳动物脑组织中广泛存在的一种蛋白质，正常普里昂蛋 白没有危害，变异普里昂蛋白却有着类似病毒的性质，可在神经系统中积聚，使脑组织海绵 化、产生许多孔洞。绵羊瘙痒症、疯牛病和人类新型克雅氏症都是这样产生的。对于此类疾病的传染过程，现有理论认为，动物食用受污染的食物后，变异普里昂不会 被消化，而是进入称为派伊尔结的特殊淋巴组织，在那里积聚并进入中枢神经系统。据英国新科学家杂志近日报道，英国兽医实验机构的科学家马丁杰弗里等人 试图通过实验检验这种传染理论。他们从死于

36、瘙痒症的绵羊脑部提取脑组织，液化后直接注入健康绵羊的消化道。令人意外的是，死羊脑组织里的变异普里昂并未像理论预测的那样进入派伊尔结，而是 被消化或被淋巴结吸收了。其他实验还证实，绵羊的胃液很容易消化变异普里昂。这表明， 即使变异普里昂通过食物大量进入动物体内，也无法存留下来。但实验也显示，瘙痒症确实会通过食物传染给绵羊。在接受注射的绵羊中，有3只患上 了瘙痒症。它们在接受注射30天后，其淋巴组织的派伊尔结里开始出现变异普里昂积聚现 象。进一步研究发现，原先注射的变异普里昂早已被消化掉，在派伊尔结里积聚的这些是新 产生的。杰弗里推测，可能是死羊脑组织里的另一种未知物质导致发病，新产生的变异普里昂是 发病后的细胞产物。他说，现在还不能说他们掌握了另一种致病物质存在的证据，但变异普 里昂理论不能完全解释以上现象。变异普里昂理论是目前对疯牛病等海绵状脑病的最流行解释，这一理论还为它的提出者 斯坦利普鲁西纳赢得了 1997年诺贝尔医学或生理学奖。杰弗里等人的新见解相当有争议 性，还需更多研究予以验证。1. 你为什么要选修这门课程？你是否觉得这门课重要？为什么？2. 你是否准备报考与这门课程有关的研究生？你希望这门课能对你考研究生提供什么样的 帮助？3. 你希望通过分子遗传学这门课都学到些什么知识？4. 请你为上好这门课提出至少一条建议来。