Путешествие в каменный век. Среди племен Новой Гвинеи

Прузинер назвал инфекционный агент «Прион» (“Prions”), что расшифровывается как “proteinaceous infection particles” — белковоподобные инфекционные частицы. Затем он выделил этот белок (что, конечно, похвально и трудоемко весьма) и клонировал кодирующий его ген (и это крайне сложно и важно) [3, 4].

Далее С. Прузинер исследовал причины возникновения не только скрепи, но и так называемого «бешенства» коров (ГЭ КРС), появившегося в 1980-х гг. в Великобритании и передававшегося людям (см. главу 3). И пошло, и поехало его исследование. Короче, прионные заболевания стоили человечеству двух Нобелевских премий: одну в 1976 г. получил Дэниэл Карлтон Гайдушек (D.C. Gajdusek) из США за то, что обнаружил причины болезни папуасов кýру (см. главу 3), а другую, в 1997 г. — С. Прузинер за «открытие принципиально нового типа инфекций» — прионных [2–4].

Вот основные положения прионной гипотезы С. Прузинера:

Прионы представляют собой «мелкие белковые инфекционные частицы, резистентные к инактивирующим и модифицирующим нуклеиновые кислоты процедурам и содержащие аномальную изоформу клеточного белка, который является основным и необходимым компонентом клетки» [3, 4, 6].

В настоящее время С. Прузинер активно разрабатывает способы лечения БКЯ — прионного заболевания людей, связанного с употреблением в пищу «бешеных» коров. Про БКЯ и про то, насколько он преуспел в этом, мы расскажем ниже в главах 3 и 6.

2. Прионы нормальные и инфекционные

2.1. Прионы — нормальные белки в нормальных клетках

Первоначально введенный С. Прузинером термин «прион», как мы уже видели, относился именно к инфекционной частице. Позже оказалось, что собственно инфекционная частица является широко распространенным в клетках белком, однако с измененной вторичной структурой. И, поэтому, термин дифференцировали на два, согласно чувствительности к обработке протеолитическими ферментами: PrP^sen — нормальный прион (чувствительный к протеазам), и PrP^res — инфекционный, измененный прион, резистентный к протеазам [3, 4].

Чем же они отличаются? Сначала надо вспомнить школьный курс биологии старших классов, а именно: структуру белка.

Молекулы белка представляют собой длинные цепочки из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью; они имеют определенную пространственную организацию. Различают четыре уровня такой организации.

Первичная структура белка — это его аминокислотная последовательность, т. е. порядок чередования аминокислотных остатков в молекуле.

Вторичная структура белка отражает конформацию молекулы: скручивание в пространстве. Одна из наиболее распространенных форм — a-спираль. Это спираль, удерживаемая водородными связями между витками (по 3,7 аминокислоты на виток). Помимо этого в молекуле встречаются участки с жесткими β-структурами (или β-слоями), также характеризующиеся образованием связей между остатками аминокислот. Представить себе в воображении, как формируются β-структуры, трудно и не нужно. Скажем только, что такие структуры («параллельные» и «антипараллельные» слои) ответственны за изгибы и жесткость молекулы.

Третичная структура белка связана с трехмерной конфигурацией уже скрученной (спирализованной) молекулы в пространстве. Она обусловлена связями между находящимися вдали друг от друга остатками аминокислот и формирует доменную структуру (все те же спирали, но изогнутые или запутанные на еще более высоком уровне).

Четвертичная структура белка образуется за счет взаимодействия между разными молекулами, являющимися частями белка (его субъединицами) и характерна для сложных больших белков — гемоглобина, альбумина и др.

Каждый белок имеет свою постоянную неизменную структуру [7].

Нормальный прион есть нормальный белок клеток. Это гликопротеин (т. е., с фрагментом углевода). Идентифицированы и кодирующие его гены, причем для самых разных биологических объектов — от мышей до человека. PrP^sen обнаружен во многих тканях организма [3, 4, 8, 9]. Однако нормальная функция его так до конца и не известна. Предполагают следующее:

1) Участии в транспорте и депонировании ионов меди (кофакторов ряда ферментов), поскольку прион имеет связывающий участок для Cu²⁺. У мышей с делецией в соответствующем гене (иными словами, с дырой в ДНК в месте гена приона) наблюдается снижение уровня меди в организме [3].

2) На культурах клеток (in vitro) показано, что прион может участвовать в регуляции и уровня кальция [8, 9].

3) Множество молекул прионов находится на поверхности нервных клеток и есть гипотеза, что прионы необходимы для выполнения указанными клетками своих функций.