Что такое прионы?

Что такое прионы?

Когда-то давно была гипотеза, что человеческие болезни вызывают очень маленькие существа, практически невидимые. Эту идею тогда не принимали ни обычные люди, ни врачи. Разумеется, если вы ни разу не слышали о бактериях, даже сама мысль об этом может казаться глупой. Без доказательств, человек мог бы также сказать вам, что крошечные гномы нападали на вас. Впервые бактерии увидел в оптический микроскоп и описал голландский натуралист, микробиолог и действительный член Лондонского Королевского общества Антони ван Левенгук в 1676 году. После того как Неемия Грю (английский ботаник и врач, микроскопист, основоположник анатомии растений) подтвердил это открытие, Левенгук стал всемирно известным ученым, первооткрывателем простейших организмов. В своих записках он именовал их “анималькули”.

Продолжателем его дела стал Эренберг, который в 1828 году ввел в обиход современный термин “бактерии”.

Роберт Кох стал революционером в микробиологии. Именно работа Коха доказала, что сибирская язва вызвана бактерией. До этого открытия о происхождении болезни было практически ничего не известно. В 1877-1878 годах Роберт Кох при помощи своих коллег – опубликовали несколько статей, посвященных этой проблеме.

Как чаще всего бывает, когда наука считает, что знает многое о проблеме, природа бросает новый вызов исследователям. Теперь таким вызовом стал протеин.

Сейчас мы все время слышим о бактериях и вирусах. Чаще всего они являются возбудителями болезней. Однако странное поведение животных, впервые официально отмеченное в 1730-х годах, озадачило ученых вплоть до 1980-х годов, и в процессе открытия перевернуло наше понимание патогенов и саму биологию с ног на голову.

В начале, испанцы наблюдали странное поведение мериносовых овец. Животные необычно ходили и царапали тела о заборы. Эту болезнь назвали “скрейпи” (Scrapie). Почти два столетия спустя, в 1920 году, у людей было описано расстройство, которое вызывало дегенерацию их мозговой ткани. Болезнь получила название Крейцфельда-Якоба, в честь ученых, которые впервые описали это необъяснимое явление. В то время никто не заметил, насколько похожи эти два заболевания. У них обоих были длительные инкубационные периоды. В 1954 году Б. Сигурдссон предположил, что массовые заболевания овец были вызваны “медленным вирусом”. Ни одна другая форма патогена, известная в то время, не имела такого длительного инкубационного периода. Спустя три года американский педиатр и вирусолог Карлтон Гайдузек и австралийский врач Винсент Зигас обнаружили и описали заболевание, симптоматически схожее с овечьим “скрейпи”, но распространенное среди аборигенов Новой Гвинеи из племени Форе, которое они называли “куру”. что в переводе означало “дрожь от сглаза”. Туземцы верили, что эта болезнь вызывается колдовством. Как установил Гайдузек, болезнь передавалась через ритуальный каннибализм, практиковавшийся в племени, и отличалась исключительно долгим инкубационным периодом – иногда даже более 30 лет.

К 1960-м годам некоторые ученые начали подозревать, что возбудитель “скрейпи” вовсе не вирус, а белок. Однако была существенная проблема – этот вывод прямо противоречил всему, что мы понимали о клетках и основах молекулярной биологии, где утверждается, что информация движется от ДНК к РНК, образуя белки, и не идет в противоположном направлении. По сути, белки не могут давать инструкции, так как же это может становиться патогеном?

Однако, после многих неудачных экспериментов, направленных на инактивацию болезни, проведенных такими учеными, как Т. Альпер, Дж. С. Гриффит и И. Х. Паттерсон, белок стал одним из оставшихся вариантов. Затем, в 1967 году, Гриффит официально предположил, что “скрейпи” был вызван белком и даже предложил возможные механизмы. Наконец, в 1982 году Стэнли Прусинер придумал термин “прион”, заявив, что болезнь была вызвана исключительно белками. Этот белок упоминался как PrP (Prion Protein). За раскрытие этой тайны в 1997 году он был удостоен Нобелевской премии.

Таким образом, было установлено, что все дело было в прионах, белках, которые могут менять свою форму и структуру складываясь в нефункциональные формы. Оставалось только определить механизм, каким образом белок может вызвать болезнь.

Такие заболевания назвали трансмиссионными губчатыми энцефалопатиями (TSE), при которых мозг дегенерирует таким образом, что ткани морфологически становятся похожи на губку. Результаты этого процесса всегда тяжелые и, к сожалению, всегда смертельны. Итак, каким образом неправильно свернутый белок наносит весь этот ущерб? Ученые до сих пор не понимаю механизма. Хотя, если упростить процесс для понимания, то получается, что прионы – это очень харизматичные белки, способные “убедить” другие белки в правильности своей неправильной структуры.

Из известных прионных заболеваний можно выделить Куру, скрейпи и CJD, а также губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота (коровье бешенство) и фатальную семейную бессонницу (FFI). В некоторых формах, таких как FFI, гены, кодирующие дефектный белок, могут быть переданы потомству. Симптомы этих заболеваний включают плохую координацию, спутанность сознания, потерю памяти, галлюцинации. В некоторых случаях, пациенты испытают слабоумие, психозы и настойчивую бессонницу. Есть несколько способов активно избегать таких невероятно редких заболеваний, но лучшее, что вы можете сделать, это обеспечить, чтобы ваша пища поступала из безопасных источников.

Фото: Harvard Science Review