Prioni: Kaj vemo o vevericah, ki ubijajo
Beljakovine - glavni gradbeni material telesa stalna sestavina zdrave prehrane. Čeprav so veverice vedno zaskrbljene raziskovalci, se je danes pozornost slednjih preusmerila na posebno vrsto, prione. Na internetu, saj jih preprosto ne imenujemo: "idealni morilci", "ključ do nesmrtnosti" in celo "zombi molekula". Znanstvena skupnost sprašuje, kako uporabljati beljakovine, ki lahko hitro in neizogibno uničijo možgane v korist človeštva. Odločili smo se, da ugotovimo, kaj so prioni, in vprašali strokovnjake, kaj bi lahko beljakovine morilca bile koristne za ljudi.
Zakaj govoriti o njih
Začeli so se raziskovati prioni, ker so bili vzrok redkih, a zelo nevarnih bolezni ljudi in živali. Med njimi je tako imenovana bolezen norih krav, ovčji srb in na primer smrtna nespečnost družine, pri kateri človek praktično preneha spati in v 12-18 mesecih umre v ozadju progresivne demence. Drug primer prionske bolezni je Creutzfeldt-Jakobova bolezen, ki povzroči smrt v šestih mesecih ali v letu po pojavu prvih simptomov; bolezen prizadene možgane, zato se pojavijo motnje spomina in pozornosti, nato pa motnje koordinacije in konvulzije. Slednji je uvrščen na seznam najbolj nevarnih bolezni na svetu, saj zdravniki preprosto ne vedo, kaj naj storijo z njim. Vse se je začelo s skrivnostno boleznijo Kuruja v Papui Novi Gvineji, za katero se je zdelo, da nima razumne razlage.
Kako jih najti
Zgodba o odkritju prionov privlači pustolovski film z elementi fikcije: zdi se, da bi lahko bilo bolj zdravo kot živeti na čudovitem otoku sredi oceana, na primer v Novi Gvineji? Nekoč pa se je bolezen neznane narave zrušila na ljudi v Fori, kar se je pokazalo z zelo močnim tresenjem, ki je preprečilo, da bi oseba prvič hodila, nato pa stala in sedela. Na koncu je vse, za kar je bila sposobna bolna oseba, ležala in se tresla. Sledila je paraliza, ki ji je sledila smrt. Za nenavadne klinične manifestacije so domačini imenovali bolezen kuru (preveden kot "tresenje"). Pediater in virolog Carlton Gaiduszek je odšel v Novo Gvinejo na študij nalezljivih bolezni, vključno s skrivnostno kokošjo. Vse to je naredil: leta 1976 je Gaidušek prejel Nobelovo nagrado "za odkritja o novih mehanizmih nastanka in širjenja nalezljivih bolezni" in jo delil z Baruchom Blumbergom, ki je odkril virus hepatitisa B.
Vendar pa Gaidushek ni odkril priona pravilno - samo je predlagal, da virus povzroča "patogeni delček", ki ni viden pod mikroskopom. Da bi to naredil, je znanstvenik moral preživeti dolgo časa na otoku, razkriti nekaj sto mrtvih predstavnikov hendikepa in celo poslati svoje organe (zlasti Gaidusheka se je zanimalo za možgane, ki so pri bolnikih pridobili spužvasto strukturo). Ritualni kanibalizem je postal vzrok za epidemijo med ljudmi iz Forea: izvajali so se tudi po uradni prepovedi oblasti. Motivi so prozaični: Faure je verjel, da bodo skupaj z uživanjem mesa mrtvega človeka prešli na njegov um, sposobnosti ali talente.
Za kaj gre?
Sprva so znanstveniki mislili, da so našli nov virus ali delce virusa. Prioni so resnično podobni virusom, ker nimajo celične strukture - to pomeni, da ne vsebujejo celic, za razliko od bakterij. Virus je nukleinska kislina, to je DNA ali RNA v beljakovinski lupini. Toda, ko so prioni vplivali z uničevanjem teh kislin, so ostale nevarne nalezljive lastnosti. Postopoma je bilo ugotovljeno, da je prion samo beljakovina, le z nenavadno strukturo. Vse beljakovinske molekule imajo določeno tridimenzionalno konfiguracijo - če je to zelo poenostavljeno, je tako veriga aminokislin položena v prostor. Torej je v prionih ta struktura nenormalna; presenetljivo, s "običajno" kemično sestavo je ta konfiguracijska anomalija tista, ki prion umre.
Kako normalna beljakovina postane nenormalna?
Ime veveric, ki delajo proti človeku, je dal ameriški zdravnik Stanley Prusiner. S kombinacijo besed protein (protein) in okužba (okužba) je prejel "prione", jih opredelil kot najnovejši tip bioloških patogenov in prvič opisal načelo njihovega delovanja. Leta 1997 je prejel Nobelovo nagrado za svoje delo. Prusiner je prav tako odkril beljakovino, ki ustvarja prion, in se je imenovala prionski protein, PrP. Najbolj zanimivo je, da je kodirni gen PrP vsebovan v dvajsetem človeškem kromosomu - to je v DNK vsakega od nas. Toda možnost njegovega preoblikovanja v prion je minimalna in večina ljudi živi tiho brez tveganja prionskih bolezni. Vendar pa lahko samo ena napaka v sintezi beljakovin pretvori normalni PrPC v nenormalno PrP Sc.
Kot pojasnjuje Valery Ilyinsky, genetik in generalni direktor Genotek, so prioni navadni proteini, ki so pridobili nenavadno strukturo. To jim omogoča, da spremenijo strukturo podobnih beljakovin in jih spremenijo v prione, to je proces, podoben okužbi. Za začetek bolezni je nujna manifestacija prve poškodovane beljakovine, ki se lahko pojavi bodisi kot posledica spontane napake med njeno sintezo, bodisi po prionu od zunaj, od druge osebe ali živali. In potem se začne verižna reakcija.
Rustam Ziganshin, doktor kemije, ugotavlja, da je vzrok in mehanizem za pretvorbo »normalne« oblike prionskega proteina v nevarno danes zelo slabo razumljen. Pri in vitro poskusih (in vitro) so za to transformacijo potrebni različni dodatni dejavniki. Istočasno so se pri poskusih na živalih razvile prionske bolezni, ko so "normalne" prionske beljakovine injicirali v miši, ki so popolnoma brez gena, ki ga programirajo. Ni jasno, zakaj je v tem primeru postal "agresiven".
Večna mladost ali neizogibna smrt
Zdaj govorijo o dejstvu, da je na primer Alzheimerjeva bolezen ali Parkinsonova bolezen lahko povezana s prionskim mehanizmom. Če je tako, potem lahko pričakujemo pojav novih metod zdravljenja ali preprečevanja teh resnih bolezni. Zanimivo je, da so prioni podobni v mehanizmu delovanja in kvasnih beljakovinah - povsem možno je, da bo kvas pomagal pri študiju teh čudnih molekul. Govori se tudi o tem, kateri prioni bodo pomagali najti zdravilo za različne maligne tumorje ali okužbo s HIV, in dejansko bodo postali »filozofski kamen«, ki bo človeštvo pripeljal do večnega življenja ali večne mladosti. Vendar pa te izjave niso utemeljene.
Rustam Ziganshin pojasnjuje, da proučevanje prionskih proteinov, tako kot vse raziskave na področju biologije, širi meje našega znanja o življenju. S praktičnega vidika lahko rezultati pomagajo razumeti, kako se razvijajo številne nevarne, a še neozdravljive bolezni. Morda bomo dobili orodje za njihovo obravnavo. Če razumete, kako se normalna beljakovina izkaže za nenavadno, in se naučite nadzorovati ta proces, potem ga bomo morda lahko začeli v nasprotni smeri - to je preoblikovati patološke beljakovine v zdrave in s tem vrniti zdravje v tkiva in organe.
Fotografije: Flickr, ibreakstock - stock.adobe.com
