Найти тему
Синий Сайт

Биология в художественной книге: как избежать самых распространённых ляпов? И снова мистер Хайд...

Афиша XIX века с анонсом спектакля о Джекиле и Хайде. Иллюстрация из Википедии
Афиша XIX века с анонсом спектакля о Джекиле и Хайде. Иллюстрация из Википедии

«Никто не понял тревоги Виситасьон. «Не будем спать? Ну что ж, тем лучше, — с удовлетворением заявил Хосе Аркадио Буэндиа. — Так мы успеем больше взять от жизни». Но индианка объяснила: самое страшное в болезни не то, что пропадает сон — от этого тело совсем не устает, — хуже всего, что потом неминуемо наступает забывчивость. Говоря так, она имела в виду, что, когда больной свыкается с потерей сна, в его памяти начинают стираться сначала воспоминания детства, потом названия и назначения предметов, затем он перестает узнавать людей и даже утрачивается сознание своей собственной личности и, лишенный всякой связи с прошлым, погружается в некое подобие идиотизма.»

(Г.Г. Маркес. Сто лет одиночества)

Есть разные мнения о том, какая именно болезнь была положена в основу этого эпизода. Дело в том, что симптомы представляют некую смесь, приправленную магическим излечением. Одно из предположений — фатальная семейная бессонница.

Итак, в селении, описанном Маркесом, появляется девочка, которая лишается сна; через некоторое время поветрие — а эта болезнь, как оказалось, заразна — охватывает всех жителей. Приезжим не разрешается ни есть, ни пить, пока они находятся здесь, чтобы не подхватить заразу. Один из приезжих спасает людей с помощью загадочного и чудодейственного лекарства.

Что касается реальной семейной бессонницы, то лекарства от неё нет, поскольку и это — прионная болезнь. На этот раз — наследственная: известно несколько десятков семей, в которых она время от времени проявляется. Беда в том, что в реальности неспособность спать очень быстро приводит к истощению, тяжелым расстройствам психики (да простят меня врачи за это расплывчатое описание) и смерти.

До сих пор я рассказывала в основном о таких прионных заболеваниях, которыми можно заразиться. И вот — наследственность. Так что же собой представляют эти страшные прионы?

«— Сэр, — спросил он, глядя мистеру Аттерсону прямо в глаза, — это был голос моего хозяина?

— Он очень изменился, — ответил нотариус, побледнев, но не отводя взгляда.

— Изменился? Еще бы! — сказал дворецкий. — Неужто, прослужив здесь двадцать лет, я не узнал бы голоса хозяина? Нет, сэр. Хозяина убили; его убили восемь дней назад, когда мы услышали, как он вдруг воззвал к Богу; а что теперь там вместо него и почему оно там остается... это вопиет к небесам, мистер Аггерсон!»

(Р. Л. Стивенсон. Странная история доктора Джекила и мистера Хайда)

Не случайно мне всё время вспоминалась история доктора Джекила и мистера Хайда. Вы легко можете найти информацию о том, что те самые болезнетворные прионы — это «неправильные» варианты нашего собственного белка PrP.

Да-да. Все эти разные болезни связаны с перестройками одного и того же белка.

Напомню: каждый белок сперва синтезируется как длинная цепочка из аминокислот. Затем эта гигантская нить сворачивается: сначала в спираль или зигзагообразные складки, затем — благодаря взаимодействию аминокислотных радикалов — в нечто более сложное, но необычайно точно соответствующее той роли, которую этот конкретный белок играет. Представьте, что вы складываете оригами по шаблону — из листа, где уже намечены и расчерчены места будущих сгибов. Для большей полноты аналогии вообразите, что по намеченным линиям листу свернуться проще.

Уровни организации белковой молекулы. Иллюстрация из сети
Уровни организации белковой молекулы. Иллюстрация из сети

Беда в том, что из этого же листа вы можете сложить нечто совсем иное. Да что там, вы можете его просто смять! Но и в этом случае он сомнётся не совсем случайным образом, ведь намеченные линии сгибов по-прежнему существуют.

Вот как это описано в заметке А. Маркова «Дарвиновская эволюция без участия генов», которую вы можете найти на сайте Elementy.ru:

«Прионы — «нестандартные» биологические репликаторы, представляющие собой особым образом свернутые молекулы прионного белка PrP. Этот белок в норме присутствует на мембранах нейронов и выполняет какие-то полезные функции, связанные с передачей сигналов. Какие именно — пока еще не совсем ясно. <…> Безобидный прионный белок превращается в смертоносный прион в результате «неправильного сворачивания»

Вместо спиральных участков появились складки. И всё!
Вместо спиральных участков появились складки. И всё!

«Неправльные» прионные белки, взаимодействуя с правильными, присоединяют их к себе и заставляют и их тоже сворачиваться новым способом. И запускается каскад превращений. Насчёт точного механизма существуют две гипотезы. Одна из них такова: неправильные белки присоединяют к себе молекулу за молекулой, выстраивая нить; клетка, пытаясь уничтожить вредную структуру, разрывает её на фрагменты, но добивается лишь того, что каждый получившийся обрывок теперь приобретает свободный конец, который продолжает присоединять новые молекулы. Ниже - иллюстрация того, как это происходит у дрожжей (да, аналоги наших прионных белков есть и у других организмов).

Цикл размножения приона дрожжей. Прионные частицы Sup35 растут, присоединяя к себе новые молекулы Sup35. Шаперон Hsp104 (гексамерная частица с каналом в центре, показано ее продольное сечение) случайным образом выдергивает молекулы Sup35 из прионной частицы (полимера), протягивая их через канал в виде развернутых полипептидных цепей. В результате прионная частица распадается на две части
Цикл размножения приона дрожжей. Прионные частицы Sup35 растут, присоединяя к себе новые молекулы Sup35. Шаперон Hsp104 (гексамерная частица с каналом в центре, показано ее продольное сечение) случайным образом выдергивает молекулы Sup35 из прионной частицы (полимера), протягивая их через канал в виде развернутых полипептидных цепей. В результате прионная частица распадается на две части

Клетки, содержащие «неправильные» прионы, в попытке противостоять беде запускают процесс самоуничтожения, но эти нити из неправильных молекул страшно устойчивы и не уничтожаются вместе с пораженной клеткой, просто «перекочевывают» в соседние.

Вот откуда «дыры» в мозговой ткани, которые обнаруживают на препаратах.

Иллюстрация из сети
Иллюстрация из сети

Некоторые мутации «нормального» белка PrP облегчают неправильное сворачивание. Так, например, куру, о которой я уже рассказывала, по некоторым предположениям появилась как раз благодаря спонтанной мутации, и лишь потом стала распространяться в результате ритуального каннибализма.

Таким образом, заполучить прионное заболевание можно несколькими способами: получить чужой прион с пищей или через кровь либо приобрести собственную мутацию. В 10–15% случаев болезни Крейтцфельдта-Якоба виновны как раз генетические причины.

Схема полипептпдной цепи белка РгРс человека. Мутации и вставки, вызывающие наследственные прионные болезни, — в верхней части схемы. Полиморфизм определенных кодонов, влияющий на фенотип и начало болезни — в нижней части схемы. Иллюстрация и пояснения к ней с сайта  humbio.ru
Схема полипептпдной цепи белка РгРс человека. Мутации и вставки, вызывающие наследственные прионные болезни, — в верхней части схемы. Полиморфизм определенных кодонов, влияющий на фенотип и начало болезни — в нижней части схемы. Иллюстрация и пояснения к ней с сайта humbio.ru

Мутации белка PrP могут быть разными. Вообще-то, к настоящему времени их обнаружено более двадцати. При этом, хотя речь всё время идет о вариациях одного и того же белка, оказываются затронуты разные участки мозга. Симптомы, соответственно, также различаются. Так, при фатальной бессоннице поражается прежде всего таламус, ответственный за механизм сна.

А тот факт, что прижизненную диагностику так трудно разработать, объясняется как раз тем, что — это же наш собственный белок. У нас нет к нему антител.

Тем не менее, я упоминала о том, что ситуация не совсем безнадежна.

Во-первых, специфические антитела всё-таки удалось создать искусственно. Это делает возможной разработку методов прижизненной диагностики, но главное — лечения. Идея состоит в том, что антитела, связываясь с прионами PrPC, тем самым не дают ему связываться с аномальным вариантом PrPSc и образовывать белковые бляшки. Вообще-то, сам подход был предложен ещё в 2001 году лабораторией Стенли Прузинера. Того самого, кто открыл прионы. К настоящему времени первые успехи в этом деле уже достигнуты: препарат не только создан, но и испытан на небольшой (всего лишь шесть человек) группе пациентов. Нет, излечения, к сожалению, не произошло, но течение болезни удалось замедлить, значит, путь выбран верный.

Второе возможное направление состоит в том, что — мы же знаем мутации, которые могут облегчить возникновение аномальных прионов! Значит, в некоторых случаях, например, при фатальной семейной бессоннице, возможно применение генной терапии!

Так что перспективы есть. И это отлично.

©Татьяна Виноградова для Синего Сайта

Не пропустите новые публикации, подписывайтесь на наш канал, оставляйте отзывы, ставьте палец вверх – вместе интереснее! Приносите своё творчество на Синий Сайт! Самые интересные работы познают Дзен!

#синий сайт  #полезно для авторов #литература #биология