Приони: Какво знаем за катериците, които убиват
Протеинът - основният строителен материал на тялото и постоянен компонент на здравословното хранене. Въпреки че катериците винаги са притеснявали изследователите, днес вниманието на последния се е преместило на специален вид, приони. В интернет, тъй като те просто не наричат: "идеален убиец", "ключ към безсмъртието", и дори "зомби молекула". Научната общност озадачава как да използва протеини, които могат бързо и неизбежно да унищожат мозъка в полза на човечеството. Решихме да разберем какви са прионите и попитахме експертите какви убийствени протеини потенциално могат да бъдат полезни за хората.
Защо да говорим за тях
Прионите започват да се изучават, защото са причина за редки, но много опасни заболявания на хората и животните. Сред тях е така наречената болест на лудата крава, овчи сърбеж и, например, фатално безсъние на семейството, при което човек на практика спира да спи и в рамките на 12-18 месеца умира на фона на прогресивна деменция. Друг пример за прионна болест е болестта на Creutzfeldt-Jakob, която води до смърт в рамките на шест месеца или една година след появата на първите симптоми; болестта засяга мозъка, поради което се развиват нарушения на паметта и вниманието, а след това и нарушение на координацията и конвулсиите. Последното е включено в списъка на най-опасните болести в света, защото лекарите просто не знаят какво да правят с него. Всичко започна с тайнствената болест на Куру в Папуа Нова Гвинея, която изглежда нямаше разумно обяснение.
Как да ги намерите
Историята на откриването на приони привлича приключенски филм с елементи на фантастика: изглежда, че може да бъде по-здравословен, отколкото да живееш на красив остров в средата на океана, например в Нова Гвинея? Но някога едно заболяване от неизвестна природа се срина върху хората на Фора, което се прояви с много силно треперене, което пречи на човек да се разхожда първо, след това да стои и да седи. В крайна сметка всичко, на което болният е способен, лежи и трепери. Последва парализа, последвана от смърт. За необичайни клинични прояви, местните жители наричат болестта куру (превеждан като "треперене"). Педиатър и вирусолог Карлтон Гайдушек заминава за Нова Гвинея, за да изучава инфекциозни заболявания, включително и тайнствената кокошка. Той направи всичко това: през 1976 г. Гайдушек получи Нобелова награда "за откритията си относно нови механизми за възникване и разпространение на инфекциозни болести", споделяйки я с Барух Блъмберг, който откри вируса на хепатит В.
Въпреки това, Гайдушек не е открил правилните приони - той само предполага, че вирусът причинява "патогенна частица", която не се вижда под микроскопа. За да направи това, ученият трябваше да прекара дълго време на острова, да разкрие няколко стотици мъртви представители на хендикапа и дори да изпрати техните органи (особено Гайдушек се интересуваше от мозъка, който придобива пореста структура при пациентите) на своите колеги от различни страни. Ритуалният канибализъм стана причината за епидемията сред хората от предната част: тя се практикува дори и след официалната забрана на властите. Мотивите са прозаични: Faure вярва, че заедно с яденето на плътта на мъртъв човек, неговият ум, способности или таланти ще преминат към тях.
За какво става дума
Отначало учените смятали, че са открили нов вирус или вирусна частица. Прионите са наистина подобни на вирусите, тъй като нямат клетъчна структура - т.е. не се състоят от клетки, за разлика от бактериите. Вирусът е нуклеинова киселина, т.е. ДНК или РНК, в протеиновата обвивка. Но когато прионите бяха засегнати чрез унищожаване на тези киселини, опасните инфекциозни качества останаха. Постепенно се стигна до заключението, че прионът е само протеин, само с необичайна структура. Всички протеинови молекули имат определена триизмерна конфигурация - ако е силно опростена, това е начинът, по който веригата от аминокиселини се полага в пространството. Така че в прионите тази структура е необичайна; изненадващо, с "обичайния" химически състав, именно тази конфигурационна аномалия прави prion смъртоносен.
Как нормално протеинът се наруши?
Името на катериците, работещи срещу човека, е дадено от американския доктор Стенли Прусинер. Комбинирайки думите протеин (протеин) и инфекция (инфекция), той получава "приони", идентифицира ги като най-новия тип биологични патогени и за първи път описва принципа на тяхното действие. През 1997 г. получава Нобелова награда за работата си. Prusiner също така открива прион-генериращ протеин - той се нарича prion протеин, PrP. Най-интересното е, че кодиращият ген PrP се съдържа в двадесетата човешка хромозома - тоест, тя е в ДНК на всеки от нас. Но шансът за превръщането му в прион е минимален и повечето хора живеят тихо, без риск от прионни заболявания. Въпреки това, само една грешка в синтеза на протеини може да трансформира нормалния PrPC в анормален PrP Sc.
Както Валерий Илински, генетик и главен изпълнителен директор на Genotek, обяснява, прионите са обикновени протеини, които са придобили необичайна структура. Това им позволява да променят структурата на подобни протеини, като също ги превръщат в приони, т.е. процес, подобен на инфекцията. За да започне заболяването, е необходимо проявлението на първия увреден протеин - това може да се случи или в резултат на спонтанна грешка по време на нейния синтез, или след прион отвън, от друго лице или животно. След това започва верижната реакция.
Доц. Д-р Рустам Зиганшин отбелязва, че причината и механизмът за превръщане на „нормалната“ форма на прионния протеин в опасни днес е много слабо разбрана. При in vitro експерименти (in vitro) са необходими различни допълнителни фактори за тази трансформация. В същото време при експериментите с животни, прионните заболявания се развиват, когато "нормалния" прионов протеин се инжектира в мишки, които са напълно лишени от генното програмиране. Не е ясно какво го е накарало да стане „агресивен“ в този случай.
Вечна младост или неизбежна смърт
Сега те говорят за факта, че например болестта на Алцхаймер или болестта на Паркинсон могат да бъдат свързани с прионния механизъм. Ако е така, тогава можем да очакваме появата на нови методи за лечение или профилактика на тези сериозни заболявания. Интересно е, че прионите са сходни по механизма на действие и дрождевите протеини - напълно е възможно дрождите да помогнат при изследването на тези странни молекули. Говори се също за това, какви приони ще помогнат да се намери лек за различни злокачествени тумори или ХИВ инфекция, и всъщност те ще се превърнат в „философски камък“, който ще доведе човечеството до вечен живот или вечна младост. Въпреки това, докато тези твърдения са неоснователни.
Рустам Зиганшин обяснява, че подобно на всяко изследване в областта на биологията, изучаването на прионните протеини разширява границите на нашето познание за живота. От практическа гледна точка резултатите могат да помогнат да се разбере как се развиват редица опасни, но все пак неизлечими болести. Може би ще получим инструмент за справяне с тях. Ако разберете как нормален протеин се оказва аномален, и се научите как да контролирате този процес, тогава може би ще успеем да го стартираме в обратна посока - т.е. да трансформираме патологични протеини в здрави, а с тях да върнем здравето на тъканите и органите.
снимки: Flickr, ibreakstock - stock.adobe.com
