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評論 回應:【純屬虛構】解決問題的計畫

耍廢不釀酒的酵母菌,普利昂蛋白的表徵遺傳機制

Alice(蓉蓉)_96
Alice(蓉蓉) ・2021/05/12 ・891字 ・閱讀時間約 1 分鐘
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酵母菌除了染色體基因之外,還受多種普利昂蛋白調控生理與性狀。[1,2] 對,你沒看錯,就是那個普利昂(prion) 。

普利昂泛指所有可自行複製的蛋白質,其蹤跡並不侷限在狂牛病致病原,或是瘟疫公司裡的關卡裡。酵母菌體內也有這種可自行複製的蛋白質,就像釀酒常見的啤酒酵母有——

「咦?等一下,普利昂不是那個什麼庫賈氏症和狂牛病的東西嗎!酵母菌有普利昂?那喝酒會不會被酵母菌的普利昂感染?」

……同學難得睡醒,我們就先來看看酵母菌的普利昂能不能感染人吧(?)

普利昂雖然被稱為自行複製,但它們複製的機制,並不像DNA複製一樣製造實體,而是透過改變其他相同蛋白質的構型。所謂的構型是指蛋白質的三度立體結構與形狀,而構型差異就像一道閘門的開與闔,或是日式庭院造景裡竹筒裝置(註)盛裝與傾出涓流的兩種狀態。雖然蛋白質仍是同個蛋白質,構型卻會直接影響蛋白質的功能表現。

DNA複製可以製造新的DNA,普利昂複製卻無法產生新的蛋白質,數量再怎麼增加,最多就是環境內相同蛋白質的數量。

所以人類會被酵母菌的普利昂感染嗎?因為人類並沒有酵母菌的普利昂蛋白,不用肖想透過喝酒或吃啤酒酵母,來感染它們的普利昂蛋白。

普利昂蛋白在酵母菌的遺傳動態,就像細菌裡的質體,或是真核細胞裡的粒線體一樣,除了可傳承給子代,也會在細胞分裂時出現分配不均的現象。普利昂蛋白的複製,雖然比較像是特定蛋白質的的形式在傳播,這種形式卻能不斷催化自己增加,進而改變細胞表現的特徵。

酵母菌的普利昂可待後天因素誘導才出現,改變的表徵又可遺傳給子代,是少數十分明確的表徵遺傳機制。雖然過去以為是乳酸菌讓酵母菌死亡、讓酒變酸,但酵母菌的表徵遺傳研究卻指向乳酸菌誘導酵母菌出現 [GAR+]普利昂蛋白後,讓酵母菌不行酒精發酵代謝,抑制酒精濃度。這種不發酵的表徵隨普利昂蛋白延續至子代,導致乳酸菌污染的發酵槽內,該批酵母菌在三到五代內皆不會發酵出酒精。[3]

[1]Wickner RB, Edskes HK, Roberts BT, Pierce M, Baxa U. Prions of yeast as epigenetic phenomena: high protein “copy number” inducing protein “silencing”. Adv Genet. 2002;46:485-525. doi: 10.1016/s0065-2660(02)46018-x. PMID: 11931236.

[2]Nizhnikov AA, Ryzhova TA, Volkov KV, Zadorsky SP, Sopova JV, Inge-Vechtomov SG, et al. (2016) Interaction of Prions Causes Heritable Traits in Saccharomyces cerevisiae. PLoS Genet 12(12): e1006504. doi:10.1371/journal.pgen.1006504

[3]Jarosz DF, Brown JCS, Walker GA, Datta MS, Ung WL, Lancaster AK, Rotem A, Chang A, Newby GA, Weitz DA, Bisson LF, Lindquist S. Cross-kingdom chemical communication drives a heritable, mutually beneficial prion-based transformation of metabolism. Cell. 2014 Aug 28;158(5):1083-1093. doi: 10.1016/j.cell.2014.07.025. PMID: 25171409; PMCID: PMC4424051.

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