Prions: Τι γνωρίζουμε για τους σκίουρους που σκοτώνουν

Πρωτεΐνη - το κύριο δομικό υλικό του σώματος και ένα σταθερό συστατικό μιας υγιεινής διατροφής. Παρόλο που οι σκίουροι πάντα ανησυχούσαν τους ερευνητές, σήμερα η προσοχή των τελευταίων έχει μετατοπιστεί σε ένα ειδικό είδος, πριόνια. Στο Διαδίκτυο, καθώς απλά δεν καλούν: "ιδανικό δολοφόνο", "κλειδί στην αθανασία", και ακόμη και "μόριο ζόμπι". Η επιστημονική κοινότητα ασχολείται με το πώς να χρησιμοποιήσει πρωτεΐνες που μπορούν γρήγορα και αναπόφευκτα να καταστρέψουν τον εγκέφαλο, προς όφελος της ανθρωπότητας. Αποφασίσαμε να καταλάβουμε ποιες είναι οι πριόνες και ζήτησε από τους ειδικούς ποιες πρωτεΐνες δολοφόνων θα μπορούσαν ενδεχομένως να είναι χρήσιμες για τον άνθρωπο.

Γιατί να μιλήσω γι 'αυτούς

Πριόνια άρχισαν να μελετώνται, επειδή ήταν η αιτία των σπάνιων αλλά πολύ επικίνδυνων ασθενειών ανθρώπων και ζώων. Ανάμεσά τους είναι η λεγόμενη ασθένεια των τρελών αγελάδων, ο κνησμός των προβάτων και, για παράδειγμα, η θανατηφόρα οικογενειακή αϋπνία, στην οποία ένα άτομο σταματάει πρακτικά να κοιμάται και μέσα σε 12-18 μήνες πεθαίνει στο πλαίσιο της προοδευτικής άνοιας. Ένα άλλο παράδειγμα ασθένειας prion είναι η νόσος Creutzfeldt-Jakob, η οποία οδηγεί σε θάνατο μέσα σε έξι μήνες ή ένα χρόνο μετά την εμφάνιση των πρώτων συμπτωμάτων. η νόσος επηρεάζει τον εγκέφαλο, ως εκ τούτου, διαταραχές της μνήμης και της προσοχής αναπτύσσονται, και στη συνέχεια μια διαταραχή του συντονισμού και των σπασμών. Ο τελευταίος περιλαμβάνεται στον κατάλογο των πιο επικίνδυνων ασθενειών στον κόσμο, επειδή οι γιατροί απλά δεν ξέρουν τι να κάνουν με αυτό. Όλα ξεκίνησαν με τη μυστηριώδη ασθένεια του Kuru στην Παπουασία-Νέα Γουινέα, η οποία φαινόταν να μην έχει καμία λογική εξήγηση.

Πώς να τα βρείτε

Η ιστορία της ανακάλυψης των prions τραβάει μια ταινία περιπέτειας με στοιχεία μυθοπλασίας: φαίνεται ότι θα μπορούσε να είναι πιο υγιεινό από το να ζει κανείς σε ένα όμορφο νησί στη μέση του ωκεανού, για παράδειγμα στη Νέα Γουινέα; Αλλά μια φορά καιρό, μια ασθένεια άγνωστης φύσης κατέρρευσε στους ανθρώπους των Fora, η οποία εκδηλώθηκε με μια πολύ ισχυρή κούνημα, εμποδίζοντας ένα άτομο από το πρώτο περπάτημα, στη συνέχεια να στέκεται και να κάθεται. Τελικά, ό, τι ήταν ικανός ο άρρωστος είναι ψέματα και τρόμος. Ακολούθησε παράλυση, ακολουθούμενος από θάνατο. Για ασυνήθιστες κλινικές εκδηλώσεις, οι ντόπιοι αποκαλούσαν την ασθένεια kuru (μεταφρασμένη ως "τρέμουλο"). Ένας παιδίατρος και ιολόγος Carlton Gaiduszek πήγε στη Νέα Γουινέα για να μελετήσει μολυσματικές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένης της μυστηριώδους κότας. Το έκανε όλα: το 1976, ο Gaidušek έλαβε το βραβείο Νόμπελ «για τις ανακαλύψεις του σχετικά με νέους μηχανισμούς προέλευσης και εξάπλωσης μολυσματικών ασθενειών», μοιράζοντάς το με τον Baruch Blumberg, ο οποίος ανακάλυψε τον ιό της ηπατίτιδας Β.

Ωστόσο, ο Gaidushek δεν ανακάλυψε τα σωστά πριόνια - πρότεινε μόνο ότι ο ιός προκαλεί ένα "παθογόνο σωματίδιο" που δεν είναι ορατό κάτω από το μικροσκόπιο. Για να γίνει αυτό, ο επιστήμονας έπρεπε να περάσει πολύ καιρό στο νησί, να αποκαλύψει μερικές εκατοντάδες νεκρούς εκπροσώπους του μειονεκτήματος και ακόμη και να στείλει τα όργανα τους (ειδικά ο Gaidushek ενδιαφερόταν για τον εγκέφαλο, ο οποίος απέκτησε σπογγώδη δομή σε ασθενείς) στους συναδέλφους του από διάφορες χώρες. Ο τελετουργικός κανιβαλισμός έγινε η αιτία της επιδημίας μεταξύ των προγόνων: εφαρμόστηκε ακόμη και μετά την επίσημη απαγόρευση των αρχών. Τα κίνητρα είναι πεπαλαιωμένα: ο Faure πίστευε ότι, μαζί με το φαγητό της σάρκας ενός νεκρού, το μυαλό, οι ικανότητές του ή τα ταλέντα του θα περάσουν σε αυτά.

Τι είναι το θέμα;

Αρχικά, οι επιστήμονες πίστευαν ότι είχαν βρει έναν νέο ιό ή σωματίδιο ιού. Τα πρίονες είναι όμοια με τους ιούς στο ότι δεν έχουν κυτταρική δομή - δηλαδή, δεν αποτελούνται από κύτταρα, αντίθετα από τα βακτηρίδια. Ο ιός είναι ένα νουκλεϊνικό οξύ, δηλαδή το DNA ή το RNA, στο κέλυφος πρωτεΐνης. Αλλά όταν τα πριόντα επηρεάστηκαν από την καταστροφή αυτών των οξέων, οι επικίνδυνες μολυσματικές ιδιότητες παρέμειναν. Σταδιακά, συνήχθη το συμπέρασμα ότι ένα πρίον είναι απλώς μια πρωτεΐνη, μόνο με μια ασυνήθιστη δομή. Όλα τα πρωτεϊνικά μόρια έχουν μια συγκεκριμένη τρισδιάστατη διαμόρφωση - εάν απλουστευθεί πολύ, αυτό είναι το πώς η αλυσίδα των αμινοξέων τοποθετείται στο διάστημα. Έτσι, σε πριόνια, αυτή η δομή είναι ανώμαλη. εκπληκτικά, με τη "συνηθισμένη" χημική σύνθεση, είναι αυτή η ανωμαλία διαμόρφωσης που κάνει το πρίον θανατηφόρο.

Πώς η κανονική πρωτεΐνη είναι ανώμαλη;

Το όνομα των σκίουρων που δούλευαν εναντίον του ανθρώπου δόθηκε από τον αμερικανικό γιατρό Stanley Prusiner. Συνδυάζοντας τις λέξεις πρωτεΐνη (πρωτεΐνη) και λοίμωξη (λοίμωξη), έλαβε "prions", τα αναγνώρισε ως το νεότερο είδος βιολογικών παθογόνων και για πρώτη φορά περιέγραψε την αρχή της δράσης τους. Το 1997 έλαβε το βραβείο Νόμπελ για το έργο του. Ο Prusiner ανακάλυψε επίσης μια πρωτεΐνη που δημιουργεί πρίον - ονομαζόταν πρωτεΐνη prion, PrP. Το πιο ενδιαφέρον είναι ότι το γονίδιο κωδικοποίησης PrP περιέχεται στο εικοστό ανθρώπινο χρωμόσωμα - δηλαδή, βρίσκεται στο DNA κάποιου από εμάς. Αλλά η πιθανότητα να μετατραπεί σε πρίον είναι ελάχιστη, και οι περισσότεροι άνθρωποι ζουν ήσυχα χωρίς τον κίνδυνο των νόσων prion. Ωστόσο, μόνο ένα λάθος στην πρωτεϊνική σύνθεση μπορεί να μετασχηματίσει το φυσιολογικό PrPC σε μη φυσιολογικό PrP Sc.

Όπως εξηγεί ο Valery Ilyinsky, ένας γενετιστής και διευθύνων σύμβουλος της Genotek, τα πριόνια είναι συνηθισμένες πρωτεΐνες που έχουν αποκτήσει μια ασυνήθιστη δομή. Αυτό τους επιτρέπει να αλλάξουν τη δομή παρόμοιων πρωτεϊνών, μετατρέποντάς τα σε πριόνια, δηλαδή, συμβαίνει μια διαδικασία παρόμοια με τη μόλυνση. Για να ξεκινήσει η ασθένεια, είναι απαραίτητη η εκδήλωση της πρώτης ζημιωμένης πρωτεΐνης - αυτό μπορεί να συμβεί είτε ως αποτέλεσμα αυθόρμητου σφάλματος κατά τη σύνθεσή της είτε μετά από ένα πρίον από έξω, από άλλο άτομο ή ζώο. Και τότε αρχίζει η αλυσιδωτή αντίδραση.

Ο Rustam Ziganshin, Ph.D. στη Χημεία, σημειώνει ότι η αιτία και ο μηχανισμός για τη μετατροπή της "φυσιολογικής" μορφής πρωτεΐνης πριονών σε επικίνδυνη ουσία είναι πολύ κακή σήμερα. Σε in vitro πειράματα (in vitro) απαιτούνται διάφοροι επιπλέον παράγοντες για αυτόν τον μετασχηματισμό. Ταυτόχρονα, σε πειράματα σε ζώα, ασθένειες prion αναπτύχθηκαν όταν η "κανονική" πρωτεΐνη πρίον εγχύθηκε σε ποντικούς, οι οποίοι είναι εντελώς απαλλαγμένοι από τον προγραμματισμό του γονιδίου. Δεν είναι σαφές τι τον έκανε να γίνει "επιθετικός" στην περίπτωση αυτή.

Αιώνια νεολαία ή αναπόφευκτος θάνατος

Τώρα μιλούν για το γεγονός ότι, για παράδειγμα, η νόσος του Alzheimer ή η νόσος του Parkinson μπορεί να σχετίζονται με τον μηχανισμό prion. Αν ναι, τότε μπορούμε να αναμένουμε την εμφάνιση νέων μεθόδων θεραπείας ή πρόληψης αυτών των σοβαρών ασθενειών. Είναι ενδιαφέρον ότι τα prions είναι παρόμοια στον μηχανισμό δράσης και τις πρωτεΐνες ζύμης - είναι πολύ πιθανό η ζύμη να βοηθήσει στη μελέτη αυτών των περίεργων μορίων. Υπάρχει επίσης λόγος για ποια πριόνια θα βοηθήσουν στην εξεύρεση θεραπείας για διάφορους κακοήθεις όγκους ή για μόλυνση από τον ιό HIV και ότι πράγματι θα γίνουν μια «φιλοσοφική πέτρα» που θα οδηγήσει την ανθρωπότητα στην αιώνια ζωή ή στην αιώνια νεότητα. Ωστόσο, παρόλο που αυτές οι δηλώσεις είναι αβάσιμες.

Ο Rustam Ziganshin εξηγεί ότι, όπως και κάθε έρευνα στον τομέα της βιολογίας, η μελέτη των πρωτεϊνών πριόν επεκτείνει τα όρια της γνώσης μας για τη διαβίωση. Από πρακτική άποψη, τα αποτελέσματα μπορούν να βοηθήσουν στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσονται ορισμένες επικίνδυνες, ανίατες ασθένειες. Ίσως θα έχουμε ένα εργαλείο για να τα αντιμετωπίσουμε. Αν καταλαβαίνετε πώς η κανονική πρωτεΐνη αποδεικνύεται ανώμαλη και μάθετε πώς να ελέγχετε αυτή τη διαδικασία, ίσως θα μπορέσουμε να την ξεκινήσουμε προς την αντίθετη κατεύθυνση - δηλαδή να μετατρέψουμε τις παθολογικές πρωτεΐνες σε υγιείς και μαζί τους να επιστρέψουμε την υγεία στους ιστούς και τα όργανα.

Φωτογραφίες: Flickr, ibreakstock - stock.adobe.com