Prions: Vad vet vi om ekorrar som dödar

Protein - huvudbyggnadsmaterialet i kroppen och en konstant komponent i en hälsosam kost. Även om ekorrar alltid har oroliga forskare, har dagens uppmärksamhet skett till en speciell art, prioner. På Internet, som de bara inte kallas: "idealiska mördare", "nyckeln till odödlighet" och till och med "zombie molekyl". Det vetenskapliga samfundet pusslar över hur man använder proteiner som snabbt och oundvikligt kan förstöra hjärnan till förmån för mänskligheten. Vi bestämde oss för att ta reda på vilka prioner som är och frågade experterna vilka mördareproteiner som potentiellt kan vara användbara för människor.

Varför prata om dem

Prions började studeras, eftersom de var orsaken till sällsynta men mycket farliga sjukdomar hos människor och djur. Bland dem är den så kallade galna ko-sjukdomen, fårs klåda och till exempel dödlig familjesömhet, där en person nästan slutar sova och inom 12-18 månader dör mot bakgrund av progressiv demens. Ett annat exempel på prionsjukdom är Creutzfeldt-Jakobs sjukdom, som leder till döden inom sex månader eller ett år efter det att de första symptomen uppstod. sjukdomen påverkar hjärnan, därför uppstår störningar i minne och uppmärksamhet, och sedan en störning av koordination och kramper. Den senare är med i listan över de farligaste sjukdomarna i världen, eftersom läkare helt enkelt inte vet vad man ska göra med det. Allt började med Kuru's mystiska sjukdom i Papua Nya Guinea, som inte verkade ha någon rimlig förklaring.

Så här hittar du dem

Historien om upptäckten av prioner drar på en äventyrsfilm med fiktionens element: det verkar som att det kunde vara hälsosammare än att bo på en vacker ö mitt i havet, till exempel i Nya Guinea? Men en gång kollapsade en sjukdom av okänd natur på Foras folk, vilket uppenbarades av en mycket stark skakning, förhindrade en person från att gå först och sedan stå och sitta. Till sist ljuger och darrar allt som den sjuka kan Förlamning följde, följt av döden. För ovanliga kliniska manifestationer kallade lokalbefolkningen sjukdomen kuru (översatt som "darrande"). En barnläkare och virologist Carlton Gaiduszek gick till Nya Guinea för att studera smittsamma sjukdomar, inklusive den mystiska hönen. Han gjorde allt: i 1976 fick Gaidušek Nobelpriset "för sina upptäckter om nya mekanismer för ursprunget och spridningen av infektionssjukdomar", och delar den med Baruch Blumberg, som upptäckte hepatit B-viruset.

Gaidushek upptäckte emellertid inte prionerna - han föreslog bara att viruset orsakar en "patogen partikel" som inte är synlig under mikroskopet. För att göra detta måste forskaren spendera länge på ön, avslöja ett par hundra döda representanter för handikappet och till och med skicka sina organ (särskilt Gaidushek var intresserad av hjärnan, som förvärvade en svampig struktur hos patienter) till sina kollegor från olika länder. Rituell kannibalism blev orsaken till epidemin bland Fore-folket: det praktiserades även efter myndighetens officiella förbud. Motiven är prosaiska: Faure trodde att han, tillsammans med att äta en dödas kött, skulle övergå till sina tankar, förmågor eller talanger.

Vad handlar det om?

Först trodde forskare att de hade hittat ett nytt virus eller en viruspartikel. Prions liknar verkligen virus eftersom de inte har en cellulär struktur - det vill säga att de inte består av celler, till skillnad från bakterier. Viruset är en nukleinsyra, det vill säga DNA eller RNA, i proteinskalet. Men när prionerna påverkades genom att förstöra dessa syror, förblev de farliga smittsamma egenskaperna. Gradvis drogs slutsatsen att en prion bara är ett protein, bara med en ovanlig struktur. Alla proteinmolekyler har en viss tredimensionell konfiguration - om det är mycket förenklat, så här är kedjan av aminosyror lagd i rymden. Så i prioner är denna struktur onormal; överraskande, med den "vanliga" kemiska sammansättningen är det denna konfigurationsanomali som gör prionen dödlig.

Hur blir det normala proteinet onormalt?

Namnet på ekorren som arbetar mot mannen gavs av den amerikanska doktorn Stanley Prusiner. Genom att kombinera orden protein (protein) och infektion (infektion) fick han "prioner", identifierade dem som den nyaste typen av biologiska patogener och för första gången beskrev principen om deras verkan. 1997 fick han Nobelpriset för sitt arbete. Prusiner upptäckte också ett priongenererande protein - det kallades prionproteinet, PrP. Det mest intressanta är att PrP-kodande genen finns i den tjugonde mänskliga kromosomen, det vill säga det är i DNA hos någon av oss. Men chansen att dess omvandling till ett prion är minimal, och de flesta människor lever tyst utan risk för prionsjukdomar. Emellertid kan bara ett misstag i proteinsyntesen omvandla normal PrPC till onormalt PrP Sc.

Som Valery Ilyinsky, en genetiker och VD för Genotek, förklarar, prioner är vanliga proteiner som har fått en ovanlig struktur. Detta gör det möjligt för dem att ändra strukturen hos liknande proteiner, vilket också gör dem till prioner, det vill säga en process som liknar infektion. För att starta sjukdomen är manifestationen av det första skadade proteinet nödvändigt - det kan ske antingen som ett resultat av ett spontant fel under syntesen eller efter en prion utifrån, från en annan person eller ett djur. Och sedan börjar kedjereaktionen.

Rustam Ziganshin, Ph.D. in Chemistry, noterar att orsaken och mekanismen för att omvandla den "normala" formen av prionprotein till en farlig en är mycket dåligt förstådd idag. I in vitro-experiment (in vitro) krävs flera ytterligare faktorer för denna transformation. Samtidigt utvecklades prionsjukdomar vid djurförsök när det "normala" prionproteinet injicerades i möss, som helt saknar genprogrammeringen av det. Det är inte klart vad som gjorde att han blev "aggressiv" i det här fallet.

Evig ungdom eller oundviklig död

Nu talar de om det faktum att exempelvis Alzheimers sjukdom eller Parkinsons sjukdom kan associeras med prionmekanismen. Om så är fallet kan vi förvänta oss att nya metoder för behandling eller förebyggande av dessa allvarliga sjukdomar uppstår. Intressant är prionerna liknande i verkningsmekanismen och jästproteiner - det är ganska möjligt att jäst hjälper till vid studien av dessa konstiga molekyler. Det pratar också om vilka prioner som hjälper till att hitta botemedel mot olika maligna tumörer eller HIV-infektion, och de kommer verkligen att bli en "filosofisk sten" som leder mänskligheten till evigt liv eller evig ungdom. Men medan dessa uttalanden är ogrundade.

Rustam Ziganshin förklarar att, liksom någon forskning inom biologi, utökar studien av prionproteiner gränserna för vår kunskap om att leva. Utifrån en praktisk synvinkel kan resultaten hjälpa till att förstå hur ett antal farliga, men obotliga sjukdomar utvecklas. Kanske får vi ett verktyg för att hantera dem. Om du förstår hur normalt protein blir avvikande och lär dig att styra processen, kanske kanske vi kan börja det i motsatt riktning, det vill säga omvandla patologiska proteiner till friska, och med dem att återställa hälsan i vävnaderna och organen.

bilder: Flickr, ibreakstock - stock.adobe.com