พรีออน ถูกให้คำนิยามโดย นักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบลปี พ.ศ. 2540 Stanley B. Prusiner แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ณ ซานฟรานซิสโก ในปี พ.ศ. 2525 (1982) พรีออนพบทั่วไปทั้งพืช สัตว์ และยีสต์ แต่ที่พรีออนโด่งดังเพราะมันสามารถก่อโรคและทำให้ถึงแก่ชีวิตในเวลาอันรวดเร็วได้ โรคที่พรีออนก่อสามารถคือ โรคสมองอักเสบแบบติดต่อ (Transmissible spongiform encephalopathies: TSEs) โรคชนิดนี้เป็นโรคที่ทำอันตรายถึงชีวิตได้ พบในทั้งคนและสัตว์ ที่ร้ายแรงคือ สามารถถ่ายทอดได้จากการบริโภคเนื้อสัตว์ที่ติดโรค ตัวอย่างโรคชนิดนี้ได้แก่ Creutzfeldt-Jakob disease (CJD) ในคน, โรควัวบ้า bovine spongiform encephalopathy "mad cow disease", โรค scrapie ในแกะ, โรค chronic wasting disease ในกวาง ที่ทวีปอเมริกาเหนือ ซึ่งมีความคล้ายคลึงกับโรคทางสมองอย่าง โรค Alzheimer ที่ในสมองผู้ป่วยจะพบอะไมลอยด์ (โปรตีนร่างแหที่ไม่ละลายน้ำ)

โปรตีน พรีออน (PrP) เป็นโปรตีนของร่างกาย เกิดจากการถอดรหัสของยีน พรีออน (Prnp Gene) PrP มีสองรูปแบบคือ

1.รูปแบบปกติ (cellular: PrPC, PrPsen) พบในเซลล์ทั่วไป ละลายน้ำ มีโครงสร้างเป็น อัลฟ่าเฮลิกซ์ และไม่ทนต่อเอนไซม์โปรตีเอส (sensitive) โปรตีนนี้ปกติจะเกาะ (anchor) กับเยื่อหุ้มเซลล์โดย glycosylphosphatidylinositol (GPI) ที่ปลาย C-Terminus
2.รูปแบบก่อโรค (scrapie form: PrPSc, PrPres) ก่อโรค ไม่ละลายน้ำ มีโครงสร้างเป็น เบต้าชีทแบบ anti-parallel ทนต่อเอนไซม์โปรตีเอส พบได้ในในเซลล์หลายชนิด แต่ที่พบมากคือที่ระบบประสาทและสมอง
พรีออนทั้งสองชนิดถูกสร้างเป็นปกติอยู่แล้วในเซลล์ แต่รูปแบบผิดปกติจะมีในปริมาณที่น้อยมาก

การเพิ่มจำนวนของ พรีออน (PrPSC) ในเซลล์ และการก่อโรค
โดยปกติ PrPC จะถูกสร้างออกมาจากเซลล์ตลอดเวลาอยู่แล้ว โดย PrPC จะเป็น integral membrane protein ที่เกาะกับ เซลล์ ด้วย GPI anchor ซึ่งจะทำหน้าที่ส่งสัญญาณเข้าเซลล์ปกติและไม่ก่อโรค แต่เมื่อร่างกายได้รับ PrPSC ที่จะกระตุ้น PrPC ให้กลายเป็น PrPSC อันเป็นฟอร์มที่ก่อให้เกิดโรค โดยโครงสร้างโปรตีนทุติยภูมิจากอัลฟ่าเฮลิกซ์ เปลี่ยนไปเป็น เบต้าชีท ทำให้โปรตีนไม่ละลายน้ำ และไม่สามารถถูกย่อยสลายได้โดยเอนไซม์ protease ดังนั้นจึงเกิดการสะสมของโปรตีนที่ภายนอกเซลล์เป็นขั้นแรก และ เนื่องจากPrPC นี้ ปกติ ทำหน้าที่ส่งสัญญาณเข้าไปในเซลล์ เมื่อโปรตีนนี้เปลี่ยนรูปไป ทำให้สัญญาณที่ส่งเข้าไปในเซลล์ผิดแปลกไปด้วย สัญญาณที่ผิดนี้มีผลอย่างหนึ่งในเซลล์คือทำให้เกิดการสะสมของโปรตีนนี้ในเซลล์ด้วยเช่นกัน โดยเริ่มที่ ไลโซไซม์ (Lysosyme) แล้วจับกับ โปรตีโอไกลแคน ชื่อ เฮพารินซัลเฟต กลายเป็น ร่างแหโปรตีน และ กลายเป็น plaque และ เมื่อรวมกับ สัญญาณอื่นๆ ที่ผิดปกติไป ก็จะทำให้เซลล์ดำเนินการฆ่าตัวตาย (Apoptosis) อันทำให้เซลล์ประสาทนี้สลายไป ซึ่งถ้ามีจำนวนมาก จะทำให้หน้าที่ของสมองผิดปกติไป และ สามารถเห็นได้จากเนื้อเยื่อสมองว่า เนื้อสมองเป็นรูอย่างฟองน้ำ

เป็นที่น่าสังเกตว่า เพียง PrPSC ไม่สามารถก่อโรค (ทำลายเซลล์) ได้ มันต้องการ PrPC ของสิ่งมีชีวิตเสมอ ซึ่งเป็นการให้สัญญาณต่อเซลล์ที่ผิดไป (Chesebro et. al., 2005) ดังนั้นการศึกษาเพื่อรู้หน้าที่ของ PrPC ในเซลล์จึงเป็นสิ่งที่น่าสนใจ ซึ่งหน้าที่ของมันที่พอจะคาดเดาได้ในขณะนี้ (พ.ศ. 2550) คือ เป็นสารช่วยการเติบโต (growth factor)ของ เซลล์ประสาท และ เซลล์เม็ดเลือด (haemopoietic stem cells) (Couzin J.,2006)

ส่วนกลไกการเปลี่ยน จาก PrPC เป็น PrPSC มีหลายโมเดล แต่ที่เชื่อกันคือการก่อแบบกระตุ้นทีละเยอะๆ (Seeding model) คือการสะสมทีละนิดๆของ PrPSC ในเซลล์ (seed) แล้วกลุ่ม PrPSC เมื่อมีจำนวนพอก็ไปเหนี่ยวนำให้PrPC ที่ปกติเปลี่ยนเป็นPrPSC ที่ไม่ปกติ ได้เป็นจำนวนทีละมากๆในเวลาอันรวดเร็ว อย่างไรก็ตามยังต้องทำการวิจัยต่อไปว่าพรีออนเพิ่มจำนวนในเซลล์ด้วยวิธีการใด