Итальянские ученые впервые выделили мутировавший прионный белок, который размножается в лаборатории, но не инфицирует животных. Он позволит лучше понять, что делает прионы заразными. Исследование опубликовано на сайте PLOS Pathogens.
Прионы — это неправильно свернутые клеточные белки с нарушенной третичной структурой, которые заставляют также неправильно сворачиваться здоровые функциональные белки и вызывают необратимые повреждения мозга. Они ответственны за развитие смертельных нейродегенеративных заболеваний у человека (например, болезнь Крейтцфельдта — Якоба) и животных (коровье бешенство, почесуха овец). Прионы обладают устойчивостью к тепловой денатурации и могут передаваться между видами, изменяясь, чтобы приспособиться к новой среде. Раньше предполагалось, что прионы одной формы могут заражать лишь ограниченное количество близких видов, но недавние исследования показали, что прионные белки могут мутировать, создавая новые формы, чтобы адаптироваться к новой среде.
В новой работе ученые размножили белки PrPSc — прионы из образцов мозга овец, зараженных почесухой. Они сделали несколько разведений препарата и к каждому применили циклическую амплификацию белка с неправильным фолдингом (PMCA) — метод, по принципу похожий на ПЦР, только в PMCA сам прион служит катализатором процесса. Полученными пробами они заразили популяции рыжих полевок, чтобы оценить репликацию полученных молекул in vivo.
Один из образцов оказался неспособен заразить полевок, хотя остальные образцы из того же препарата проявили обычную инфекционную активность в таких же и больших разведениях. Дефектный прион-мутант запускал обычную реакцию репликации in vitro, изменяя здоровые белки PrPC, но не смог распространиться в живых клетках мозга. Это первый описанный неработающий прион, полученный из изолята зараженного животного, а не сконструированный в лаборатории.
Исследователи предполагают, что центральная («кóровая») часть белка, которая у инфекционных форм прионов плотно упакована и устойчива к действию протеаз, у обнаруженного мутанта существенно короче. Поэтому участок белка, который, возможно, отвечает за преобразование обычных белков PrPC в прионные PrPSc in vivo подвержен протеолизу. Во время циклической амплификации в препарат добавляют ингибиторы протеаз, поэтому мутантный прион беспрепятственно реплицируется. Это одно из отличий, из-за которого одни белки становятся прионными, а другие нет.
Природа и действие прионов еще мало изучены и готовят множество открытий. Например, они не только вызывают заболевания у млекопитающих, белки, очень похожие на прионные отвечают за «память» растений.
Анна Маньшина