Как известно, инфекционные заболевания вызываются разного рода микроорганизмами, такими как бактерии, грибы, простейшие или вирусы. Патогенные бактерии, простейшие и грибы являются живыми на любой стадии развития заболевания. Вирусы же, до попадания в клетку-хозяина, не проявляют свойств живого, а лишь представляют собой ДНК или РНК в оболочке. Однако, попадая в организм, вирусы также начинают процессы размножения, тем самым проявляя свойства живых организмов. Для размножения все вышеперечисленные инфекционные агенты используют ДНК и/или РНК, но существуют инфекционные агенты, которые абсолютно не нуждаются в этом, и имя их – прионы.
Под прионами понимается особый вид патогенов белковой природа, которые представляют собой белки аномальной структуры, способные "превращать" другие нормальные белки в себе подобные. Так же, как другие инфекционные агенты, прионы способны увеличивать свою численность в живом организме, однако им для этого не нужны нуклеиновые кислоты.
Как такое происходит?
PrP-белки – это мембранные белки, которые обнаруживаются во всех частях тела животных, в том числе и человека. Функции данных белков изучены недостаточно, так как «отключение» образования этих белков не вызывало каких-либо конкретных последствий в экспериментах на мышах, а наблюдения показывали лишь малые отклонения от нормы. Однако точно известно, что аномальная структура данных белков является инфекционной и, по сути, представляет собой прион.
Исследования, связанные с сравнением нормальной и аномальной структуры PrP-белков показали, что первичная структура, которая представляет собой аминокислотную последовательность, одинакова как для нормальных, так и для аномальных форм этих белков.
Существенные различия наблюдаются на вторичной структуре. Вторичная структура белка представляет собой пространственную структуру, которая формируется за счет взаимодействия функциональных групп. Для белков наиболее распространенной вторичной структурой является α–спираль, которая представляет собой плотные витки вокруг оси молекулы. Более редким видом вторичной структуры белка является β-складчатый слой, который представлен бета-цепями, которые связаны между собой водородными связями.
В нормальных PrP-белках преобладает α–спираль, а при переходе к аномальной (прионной) структуре, наблюдается преобладание β-складчатого слоя. Прионы формируют белковые агрегаты, которые состоят из плотно упакованных β-слоев. Такие аномальные белки способны вызывать конформационное изменение нормальных белков, в результате чего происходит превращение нормальной структуры белка в себе подобную. Работая по такому механизму, численность прионов растет экспоненциально.
Прионные заболевания поражают нервную ткань, вызывая нейродегенеративные заболевания.
Существует три причины возникновения прионых инфекций: наследственная, посредством заражения и спонтанная.
Ген, который кодирует нормальный PrP-белок – PRNP, может приобретать различные мутации, которых найдено около тридцати. Все наследственные прионные заболевания связаны с мутациями этого гена. Такие заболевания как синдром Герстмана-Штраусслера-Шейнкера, болезнь Крейтцфельдта-Якоба, а также фатальная семейная бессонница связаны с мутациями упомянутого гена.
Наиболее известная из прионных болезней которая возникает посредством заражения, является болезнь куру. Эта болезнь распространена в высокогорных районах Новой Гвинеи у аборигенов, которые проживают в племени форе. Данная болезнь характерна для этого племени ввиду их ритуального каннибализма, когда заражение прионными белками происходит после поедания мозга человека. Так как прионные белки обладают поистине удивительной стабильностью к протеазам, температуре, химическим агентам, УФ- и ионизирующему излучениям, они легко переносят агрессивную среду в желудочно-кишечном тракте, не перевариваясь, а сохраняя свою структуру.
Спонтанное возникновение прионов известно для болезни Крейтцфельдта-Якоба. Такое возникновение приона, гипотетически, идет по одному из двух предполагаемых путей:
1. аномальная структура PrP-белка возникает после синтеза белка путем ковалентной химической модификаци;
2. аномальная структура образуется из-за возникающей в определенный момент мутации, которая не передается наследственно.
В обоих случаях, после образования некоторого начального количества прионных белков, последние начинают модифицировать гомологичные им белки, тем самым увеличивая свою численность.
Таким образом, приооная гипотеза включает в себе следующие основные положения:
· инфекционный агент представлен белком PrP с аномальной структурой;
· прион способен к увеличению численности в отсутствии ДНК или РНК;
· переход белка из нормальной формы в аномальную происходит путем смены конформации (изменению пространственной структуры);
· смена конформации белка происходит либо спонтанно, либо индуцируется при поступлении в организм прионного белка извне, а также происходит из-за мутации в гене PRNP, что также происходит либо спонтанно, либо получается генетически от предков.
Что дальше?
На данный момент прионы представляют собой все еще загадочную и требующую исследований тему, так как многие её отдельные вопросы носят гипотетический характер. Тема прионов довольно молода, однако количество публикаций на эту тему увеличивается с большой скоростью из года в год, что дает надежду на раскрытие механизмов образования и способов лечения инфекций, связанных с прионными белками. Одним из самых главных проблем, из-за которых стоит необходимость в изучения диагностики, природы и лечения прионов, заключатся в том, что человек, будучи зараженным, не имеет никаких средств для борьбы с этой инфекцией и, по сути, обречен.
На данный момент уже есть определенные успехи, благодаря которым можно судить о благоприятном прогнозе на будущее. Многие исследования показали хорошие результаты, среди которых:
· исследования по инактивации инфекционной активности прионных белков с помощью высокого давления;
· описание антител, которые способны бороться с некоторыми прионами и при этом имеют возможность проходить через гематоэнцефалический барьер;
· открытие соединения посредством компьютерного моделирования, которое способно восстанавливать нормальную структуру PrP-белков;
· открытие эффективных способов диагностики прионов при их сверхмалых концентрациях.
А каково ваше мнение по этому поводу? Оставляйте ваши мысли в комментариях!
А чтобы получать больше интересных статей ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на канал. И помните, что ваши лайки - лучшая мотивация!