Prioni: Ko mēs zinām par vāverēm, kas nogalina
Proteīns - galvenais ķermeņa celtniecības materiāls un veselīga uztura pastāvīga sastāvdaļa. Lai gan vāveres vienmēr ir uztraukušas pētniekus, šobrīd pēdējo uzmanību pievērš īpašai sugai, prioniem. Internetā, jo tie vienkārši neizsauc: "ideāls slepkava", "nemirstības atslēga" un pat "zombiju molekula". Zinātnieku aprindas pārspīlē to, kā izmantot cilvēka labā olbaltumvielas, kas var ātri un neizbēgami iznīcināt smadzenes. Mēs nolēmām izdomāt, kādi prioni ir, un jautāja ekspertiem, kādi slepkavas proteīni varētu būt noderīgi cilvēkiem.
Kāpēc runāt par tiem
Prioni sāka pētīt, jo tie bija iemesls retām, bet ļoti bīstamām cilvēku un dzīvnieku slimībām. Starp tiem ir tā saucamā madas govju slimība, aitu nieze un, piemēram, nāvējoša ģimenes bezmiegs, kurā persona praktiski pārtrauc miegu, un 12-18 mēnešu laikā nomirst progresējošas demences fona. Vēl viens prionu slimības piemērs ir Creutzfeldt-Jakob slimība, kas izraisa nāvi sešu mēnešu laikā vai gadu pēc pirmo simptomu parādīšanās; slimība skar smadzenes, tāpēc attīstās atmiņas un uzmanības traucējumi, pēc tam koordinācijas un krampju traucējumi. Pēdējais ir iekļauts visbīstamāko slimību sarakstā pasaulē, jo ārsti vienkārši nezina, ko ar to darīt. Tas viss sākās ar noslēpumaino Kuru slimību Papua-Jaungvinejā, kurai, šķiet, nebija pamatota izskaidrojuma.
Kā tos atrast
Stāsts par prionu atklāšanu ved uz piedzīvojumu filmu ar daiļliteratūras elementiem: šķiet, ka tas varētu būt veselīgāks par dzīvošanu skaistā salā okeāna vidū, piemēram, Jaungvinejā? Bet reiz uz Foras ļaudīm sabruka nezināmas dabas slimība, kas izpaužas kā ļoti spēcīgs satricinājums, kas neļāva cilvēkam sākt staigāt, tad stāvot un sēžot. Galu galā viss, ko slims cilvēks varēja, guļ un drebē. Pēc tam sekoja paralīze, kam sekoja nāve. Par neparastām klīniskām izpausmēm, vietējie iedzīvotāji sauca slimība, kura (tulkota kā "trīce"). Pediatrs un virologs Carlton Gaiduszek devās uz Jauno Gvineju, lai pētītu infekcijas slimības, tostarp noslēpumaino vistu. Viņš to visu darīja: 1976. gadā Gaidušeks saņēma Nobela prēmiju "par atklājumiem, kas saistīti ar jauniem infekcijas slimību izcelsmes un izplatīšanās mehānismiem", daloties ar Baruch Blumberg, kurš atklāja B hepatīta vīrusu.
Tomēr Gaidusheks neatklāja pareizos prionus - viņš tikai ierosināja, ka vīruss izraisa "patogēnu daļiņu", kas nav redzama zem mikroskopa. Lai to izdarītu, zinātniekam bija jātērē ilgs laiks uz salas, atklājot pāris simtiem mirušo pārstāvju, kuri bija pārcietuši, un pat sūtīt savus orgānus (īpaši Gaidushek bija ieinteresēts smadzenēs, kas pacientiem ieguva sūkļveida struktūru) saviem kolēģiem no citām valstīm. Rituāls kanibālisms kļuva par epidēmijas cēloni starp tautiešiem: to praktizēja pat pēc oficiāla iestāžu aizlieguma. Motīvi ir proziski: Faure uzskatīja, ka kopā ar ēšanas mirušās personas miesu, viņa prāts, spējas vai talanti nodos viņiem.
Kas tas viss ir?
Sākumā zinātnieki domāja, ka ir atraduši jaunu vīrusu vai vīrusa daļiņu. Prioni patiešām ir līdzīgi vīrusiem, jo tiem nav šūnu struktūras, proti, tie nav šūnas, atšķirībā no baktērijām. Vīruss ir nukleīnskābe, ti, DNS vai RNS, proteīna apvalkā. Bet, kad šīs skābes iznīcināja prionus, palika bīstamas infekcijas īpašības. Pakāpeniski tika secināts, ka prions ir tikai proteīns, tikai ar neparastu struktūru. Visām olbaltumvielu molekulām ir noteikta trīsdimensiju konfigurācija - ja tas ir ievērojami vienkāršots, tad aminoskābju ķēde tiek ievietota kosmosā. Tātad prionos šī struktūra ir neparasta; pārsteidzoši, ar „parasto” ķīmisko sastāvu tieši šī konfigurācijas anomālija padara prionu nāvējošu.
Kā normāls olbaltumvielas kļūst neparasti?
Vārdu vāveres, kas strādā pret cilvēku, deva amerikāņu ārsts Stanley Prusiner. Apvienojot vārdus proteīns (proteīns) un infekcija (infekcija), viņš saņēma "prionus", identificēja tos kā jaunākos bioloģisko patogēnu veidus un pirmo reizi aprakstīja to darbības principu. 1997. gadā viņš saņēma Nobela prēmiju par savu darbu. Prusiner atklāja arī prionu radošu proteīnu - to sauca par prionu proteīnu, PrP. Visbiežāk interesanti ir tas, ka PrP kodējošais gēns atrodas divdesmitajā cilvēka hromosomā - tas ir, jebkura no mums DNS. Bet iespēja tās pārveidot par prionu ir minimāla, un lielākā daļa cilvēku dzīvo mierīgi bez prionu slimību riska. Tomēr tikai viena kļūda olbaltumvielu sintēzē var pārvērst parasto PrPC par nenormālu PrP Sc.
Kā skaidro Genomena ģenētists un vadītājs Valērijs Iļinskis, prioni ir parastas olbaltumvielas, kas ir ieguvušas neparastu struktūru. Tas ļauj viņiem mainīt līdzīgu proteīnu struktūru, kā arī pārvērst tos par prioniem, proti, notiek līdzīgs process. Lai sāktu slimību, ir nepieciešama pirmās bojātās olbaltumvielas izpausme - tas var rasties vai nu spontānas kļūdas dēļ tās sintēzes laikā, vai pēc priona no ārpuses, no citas personas vai dzīvnieka. Un tad sākas ķēdes reakcija.
Ķīmijas doktora grāds Rustam Ziganshin norāda, ka mūsdienās ļoti slikti saprot iemeslu un mehānismu, kā pārveidot priona proteīna „normālo” formu par bīstamu. In vitro eksperimentos (in vitro) šai transformācijai ir vajadzīgi dažādi papildu faktori. Tajā pašā laikā izmēģinājumos ar dzīvniekiem prionu slimības attīstījās, kad "normālā" priona olbaltumviela tika injicēta pelēm, kas pilnībā nesatur to, ka to plāno. Nav skaidrs, kas padara viņu par "agresīvu" šajā gadījumā.
Mūžīgā jaunība vai neizbēgama nāve
Tagad viņi runā par to, ka, piemēram, Alcheimera slimība vai Parkinsona slimība var būt saistīta ar prionu mehānismu. Ja tā, tad mēs varam sagaidīt jaunu nopietnu slimību ārstēšanas vai profilakses metožu rašanos. Interesanti, ka prions ir līdzīgs darbības mehānismam un rauga olbaltumvielām - ir pilnīgi iespējams, ka raugs palīdzēs pētīt šīs dīvainās molekulas. Ir arī runāts par to, ko prioni palīdzēs atrast izārstēt dažādus ļaundabīgus audzējus vai HIV infekciju, un patiešām tie kļūs par “filozofisku akmeni”, kas cilvēci vedīs uz mūžīgo dzīvi vai mūžīgo jaunību. Tomēr, lai gan šie apgalvojumi nav pamatoti.
Rustams Zigansins paskaidro, ka, tāpat kā jebkurš pētījums bioloģijas jomā, prionu olbaltumvielu izpēte paplašina mūsu dzīves zināšanu robežas. No praktiskā viedokļa rezultāti var palīdzēt saprast, kā attīstās vairākas bīstamas, bet neārstējamas slimības. Varbūt mēs iegūsim rīku, lai tos risinātu. Ja jūs saprotat, kā normāls proteīns izrādās anomāls, un uzziniet, kā kontrolēt šo procesu, tad varbūt mēs varēsim to sākt pretējā virzienā - ti, pārveidot patoloģiskos proteīnus veselos, un ar viņiem atgriezties veselībā uz audiem un orgāniem.
Fotogrāfijas: Flickr, ibreakstock - stock.adobe.com
