打破外国科研垄断,中国科学家发现藏在病毒中朊病毒

2019/1/23 15:45:37 新闻来源:晚报网

  “你们肯定做不出来。”

  当得知大洋彼岸的中国,有个名不见经传的小团队要尝试鉴定朊病毒,美国酵母朊病毒鉴定的顶级专家兰德尔·哈尔夫曼(Randal Halfmann)这样评价。

  然而,就在前天,2019年1月21日,这个团队的研究成果:《一种病毒编码的朊病毒》(A viral expression factor behaves as a prion)发表在《自然-通讯》杂志上[1]。

  这一研究,将朊病毒的发现历程从动物、植物、真菌、细菌扩展到了最后一种生命形式——病毒。同时,可能为揭示病毒感染和阿尔兹海默症之间的必然联系带来新的启示。

  这是中国第一个成功在朊病毒鉴定领域开拓疆土的团队,它的成员总共只有三人:许晓东、陈红英和南昊。

这项研究的发起者,许晓东副教授。图片来源:南昊

这项研究的发起者,许晓东副教授。图片来源:南昊

  蛋白胶上的“异常信号”

  时间回到2002年,许晓东刚从中科院微生物所来到英国雷丁大学,跟随著名病毒学教授伊恩·琼斯(Ian Jones)读博士。当时他的课题是研究昆虫杆状病毒中几种晚期表达因子。

  那时候,蛋白的研究手段还没有现在这么丰富。为了研究这些晚期表达因子的功能特征,许晓东开始尝试分别在昆虫细胞和大肠杆菌中,重组表达这些蛋白。而为了检测蛋白表达蛋白是否成功、表达蛋白的产量多少,就需要用到一套电泳+免疫印迹检测方法。

  这个过程,就好像是让细胞中所有的蛋白进行一场“游泳比赛”。由于这些蛋白原本形状不一、电荷各异,会影响到比赛结果。因此需要先加入特殊试剂煮沸样品,剥夺其形状,覆盖其电荷,让它们变成统一直径、穿着“等身负电荷泳装”的“圆棒”。这样,它们在游泳池——聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)中的游速,就只和各自体重(分子量大小)有关了。

蛋白质样品在100℃用SDS处理后变为带电荷的“圆棒”

蛋白质样品在100℃用SDS处理后变为带电荷的“圆棒”

  电泳凝胶的设计可谓十分精妙,它分为上下两层,通电后,上层的浓缩胶会让排队进场的蛋白队员们“纵列变横列”,汇集于泳道前站成一排做好准备。等进入下层的分离胶,就像听到一声哨响,不同分子量的蛋白开始各自发力向终点(电泳槽正极)游动。

  质量小的蛋白受到的阻力小,游得快;质量大的蛋白受到的阻力大,游得慢。“游泳比赛”结束后,通过后续检测,就可以大致得知某种特定的蛋白含量究竟有多少了。

蛋白电泳用到的凝胶(示意图)。Nekout绘制。

蛋白电泳用到的凝胶(示意图)。Nekout绘制。

  通常来讲,前期处理蛋白用到的试剂(SDS和巯基乙醇)会拆开所有聚合的蛋白,浓缩胶中是不会再留有蛋白的。所以,大家一般都会直接把它切下来丢掉,只检测分离胶的部分。

  而彼时,刚到英国第一次接触这个操作的许晓东,对这套流程显然尚不熟悉,误打误撞将浓缩胶也一并做了检测。检测过程中,他意外地发现了一种奇怪的现象:他的样品中,一个名为LEF-10的杆状病毒晚期表达因子出现在了浓缩胶里,并且信号非常强烈。

LEF-10出现在浓缩胶中(示意图)。Nekout绘制。

LEF-10出现在浓缩胶中(示意图)。Nekout绘制。

  若将这一现象讲给一位蛋白试验高手,那么多半他的第一反应是“样品加的太多啦,蛋白变性不彻底”。还是新手的许晓东,也怀疑这是自己操作的bug。

  为了解决这个问题,他不停调整试验方法,奇怪的是,无论怎么调整,LEF-10蛋白都雷打不动地“赖”在浓缩胶里不走。这个现象引起了许晓东极大的好奇。

  许晓东有个好习惯,但凡遇到不明白的事情,就立刻去查找资料,甚至穷尽文献,直到获得令他满意的解答为止。但是这一回,他遍历了图书馆的相关书籍和期刊文献,却没有找到任何相关记录。

  他又将这一现象汇报给导师,向导师请教。但他的导师刚刚申请到HIV相关的课题,对他那块“奇怪的浓缩胶”并不怎么感冒。没有导师的支持,这一发现就此被选择性的“忽略”了。

  不过,从那时起,浓缩胶里的异常信号,就一直萦绕在许晓东心头。