朊蛋白prion總是與瘋牛病和克-雅氏病等在一起,，不過人們正逐漸意識到,，朊蛋白在生物中也能夠發(fā)揮正常的有益功能。

日前科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),，朊蛋白能夠使酵母從常規(guī)單細(xì)胞形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>多細(xì)胞協(xié)作形式,，并由此在不利環(huán)境條件下增大酵母的生存幾率。這種可遺傳的改變不會影響酵母基因組,，是一種表觀遺傳學(xué)現(xiàn)象,。文章于三月二十八日發(fā)表在Cell雜志上。

prion是正常蛋白的錯誤折疊形式,，德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯西南醫(yī)學(xué)中心的Randal Halfmann曾于2009年鑒定了一些會形成prion的酵母蛋白,，但他當(dāng)時并不知道這些prion有何功能。在這項(xiàng)新研究中,，Halfmann與Whitehead研究所的Susan Lindquist合作,，試圖分析prion對酵母基因轉(zhuǎn)錄的影響。只要找到了受調(diào)節(jié)的基因,，就能夠確定這些prion的功能,。

“我們針對酵母中能夠形成prion的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)實(shí)際上整個酵母基因組中只有一個基因受到調(diào)節(jié),，”Halfmann說,。這個基因就是FLO11，它是酵母多細(xì)胞性（multicellularity）的關(guān)鍵,，該基因的表達(dá)可以使酵母從球狀轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維形態(tài),。

Halfmann指出,，FLO11受到了表觀遺傳學(xué)調(diào)控，同時也應(yīng)答著環(huán)境壓力,?？紤]到prion是蛋白的錯誤折疊形式，而環(huán)境壓力會增加蛋白錯誤折疊和prion的形成,，他認(rèn)為prion可能就是影響FLO11活性的表觀遺傳學(xué)開關(guān),。

研究人員發(fā)現(xiàn)，酵母細(xì)胞中含有轉(zhuǎn)錄因子mot3的prion形式MOT3+,，而且這種prion會引起需要FLO11表達(dá)的多細(xì)胞生長模式,。他們隨后在多種環(huán)境壓力下測試酵母細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)一定濃度的乙醇環(huán)境（類似天然發(fā)酵過程）,，會大大增加MOT3+的形成。他們還發(fā)現(xiàn),，當(dāng)細(xì)胞改變代謝方式,，通過呼吸作用消耗周圍的氧時，這種prion就會轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>mot3-,，而酵母恢復(fù)到單細(xì)胞狀態(tài),。研究結(jié)果說明，prion形式的蛋白驅(qū)動了酵母的多細(xì)胞性,，幫助酵母在乙醇環(huán)境下生存,。

“我們發(fā)現(xiàn)，連續(xù)的環(huán)境改變,，啟動了可遺傳的表觀遺傳學(xué)元件,，然后又將其關(guān)閉，” Halfmann說,。“在這一過程中,，prion使酵母轉(zhuǎn)為多細(xì)胞生長模式，以幫助自身生存,。”研究人員打算在其他生物中,，進(jìn)一步尋找類似機(jī)制。

文章的作者之一Alex Lancaster認(rèn)為,，這項(xiàng)研究也為解析疾病基礎(chǔ)機(jī)制提供了新途徑,。例如，癌癥中就包括蛋白錯誤折疊,、表觀遺傳學(xué)改變,、代謝異常等等。“有些腫瘤是由一群不均一的細(xì)胞組成的,，其中的腫瘤細(xì)胞在環(huán)境中演化,，以確保自身生存,。而酵母系統(tǒng)將幫助我們進(jìn)一步理解，表觀遺傳學(xué)在腫瘤中的作用,，以及它對細(xì)胞間相互作用甚至藥物治療效果的影響,，”Alex Lancaster說。