Пріони: Що ми знаємо про білках, які вбивають
Білок - головний будівельний матеріал організму і незмінна складова здорового раціону. Хоча білки завжди хвилювали дослідників, сьогодні увага останніх переключилася на особливий вид - пріони. В інтернеті як їх тільки не називають: "ідеальні вбивці", "ключ до безсмертя" і навіть "молекули-зомбі". Наукове співтовариство ламає голову над тим, як використовувати білки, здатні швидко і невідворотно зруйнувати мозок, на благо людства. Ми вирішили розібратися, що таке пріони, і запитали експертів, чому білки-вбивці потенційно можуть бути корисні для людини.
Чому про них заговорили
Пріони стали вивчати, тому що саме вони - причина рідкісних, але дуже небезпечних хвороб людини і тварин. У їх числі так зване коров'ячий сказ, почесуха овець і, наприклад, летальна сімейна безсоння, при якій людина практично перестає спати, а протягом 12-18 місяців вмирає на фоні прогресуючої деменції. Інший приклад пріонів захворювання - хвороба Крейтцфельдта - Якоба, яка веде до смерті протягом півроку або року після появи перших симптомів; хвороба вражає головний мозок, тому розвиваються порушення пам'яті і уваги, а потім розлад координації і судоми. Остання входить до списку найбільш небезпечних захворювань в світі, тому що лікарі просто-напросто не знають, що з нею робити. А почалося все з загадкової хвороби куру в Папуа - Новій Гвінеї, якій, здавалося, не було жодного розумного пояснення.
Як їх виявили
Історія про відкриття пріонів тягне на пригодницький фільм з елементами фантастики: здавалося б, що може бути здоровіше життя на прекрасному острові серед океану, наприклад в Новій Гвінеї? Але на що жив там народ форе одного разу обрушилася хвороба невідомої природи, яка проявлялася дуже сильною тряскою, що заважає людині спочатку ходити, потім - стояти і сидіти. Зрештою все, на що опинявся здатний хворий, - це лежати і тремтіти. Слідом наступав параліч, а після - смерть. За незвичайні клінічні прояви місцеві назвали хвороба куру (в перекладі "тремтіння"). Для вивчення інфекційних захворювань, в тому числі загадкової куру, в Нову Гвінею відправився дитячий лікар і вірусолог Карлтон Гайдушек. У нього все вийшло: в 1976 році Гайдушек отримав Нобелівську премію "за відкриття, що стосуються нових механізмів походження і поширення інфекційних захворювань", розділивши її з Барух Бламберг, який відкрив вірус гепатиту В.
Втім, Гайдушек не відчинив власне пріони - він лише припустив, що вірус викликає "патогенна частка", яка не видно під мікроскопом. Для цього вченому довелося провести на острові тривалий час, розкрити пару сотень померлих представників форе і навіть відсилати їх органи (особливо Гайдушека цікавив мозок, який у хворих набував губчасту структуру) своїм колегам з різних країн. Причиною епідемії серед народу форе став ритуальний канібалізм: його практикували навіть після офіційної заборони влади. Мотиви прозаїчні: форе вважали, що разом з поїданням плоті померлої людини до них перейдуть його розум, здібності або таланти.
Що це взагалі таке
Спочатку вчені думали, що знайшли новий вірус або вірусну частку. Пріони дійсно схожі з вірусами тим, що не мають клітинної структури - тобто не складаються з клітин, на відміну від бактерій. При цьому вірус являє собою нуклеїнових кислот, тобто ДНК або РНК, в білковій оболонці. Але коли на пріони впливали засобами, що знищують ці кислоти, небезпечні інфекційні якості зберігалися. Поступово дійшли висновку, що пріони - це просто білок, тільки з незвичайною структурою. Всі білкові молекули мають певну тривимірну конфігурацію - якщо сильно спростити, це те, як ланцюжок амінокислот покладена в просторі. Так ось, у пріонів ця структура аномальна; дивно, але при "звичайному" хімічний склад саме ця аномалія конфігурації робить прион смертельно небезпечним.
Як з нормального білка виходить аномальний
Назва білків, які працюють проти людини, дав американський лікар Стенлі Прузінер. Об'єднавши слова protein (білок) і infection (інфекція), він отримав "пріони", позначив їх як новітній тип біологічних збудників інфекції і вперше описав принцип їх дії. У 1997 році і він отримав Нобелівську премію за виконану роботу. Прузінер виявив і білок, який породжує пріони - його назвали пріонних білком, PrP. Найцікавіше, що кодує PrP ген міститься в двадцятої хромосомі людини - тобто він є в ДНК будь-якого з нас. Але шанс його перетворення в пріон мінімальний, і більшість людей спокійно живуть без ризику поранених захворювань. Проте всього одна помилка в синтезі білка може призвести до перетворення нормального PrPC в аномальний PrPSc.
Як пояснює Валерій Ільїнський, генетик і генеральний директор Genotek, пріони - це звичайні білки, які придбали незвичайну структуру. Це дозволяє їм змінювати структуру аналогічних білків, також перетворюючи їх в пріони, тобто відбувається процес, подібний до зараження. Для початку захворювання необхідно прояв першого пошкодженого білка - це може відбутися або в результаті спонтанної помилки при його синтезі, або після потрапляння приона ззовні, від іншої людини або тварини. А далі запускається ланцюгова реакція.
Рустам Зиганшин, кандидат хімічних наук, зазначає, що причина і механізм перетворення "нормальної" форми пріонів білка в небезпечну сьогодні дуже слабо вивчена. В експериментах in vitro (у пробірці) для такого перетворення потрібні різні додаткові фактори. У той же час в експериментах на тваринах пріонні хвороби розвивалися, коли "нормальний" пріонних білок вводили мишам, взагалі позбавленим програмують його гена. Незрозуміло, що змушувало його ставати "агресивним" в цьому випадку.
Вічна молодість або неминуча смерть
Зараз заговорили і про те, що з пріонних механізмом можуть бути пов'язані, наприклад, хвороба Альцгеймера або хвороба Паркінсона. Якщо це так, то можна очікувати появи нових методів лікування або профілактики цих серйозних захворювань. Цікаво, що на пріони за механізмом дії схожі і дріжджові білки - цілком можливо, що дріжджі допоможуть у вивченні цих дивних молекул. Виникають і розмови про те, що саме пріони допоможуть знайти ліки від різних злоякісних пухлин або ВІЛ-інфекції, та й взагалі стануть "філософським каменем", який приведе людство до вічного життя або вічної молодості. Втім, поки ці висловлювання є необґрунтованими.
Рустам Зиганшин пояснює, що, як і будь-які дослідження в області біології, вивчення пріонних білків розширює межі наших знань про живу. З практичної точки зору результати можуть допомогти розібратися з тим, як розвивається ряд небезпечних, поки ще невиліковних, захворювань. Можливо, ми отримаємо і інструмент для боротьби з ними. Якщо зрозуміти, як з нормального білка виходить аномальний, і навчитися контролювати цей процес, то, може бути, ми зуміємо запускати його і в зворотний бік - тобто перетворювати патологічні білки в здорові, а з ними і повертати здоров'я тканин і органів.
фотографії: Flickr, ibreakstock - stock.adobe.com
