ПРІОНИ, ЇХ БУДОВА, ЖИТТЄВІ ЦИКЛИ

Близько 15 років тому в Англії тисячі корів вразила смертельна хвороба. Захворювали нею переважно тварини старші чотирьох років. Симптоми різноманітні. По-перше – нерівна кульгуюча хода. На останній стадії хвороби корова взагалі не може піднятися – відмовляють задні ноги. По-друге, у тварини зменшується вага, знижуються надої молока, але найголовніше, міняється поведінка корів – вони стають неспокійними, боязливими (хворі корови особливо бояться вузьких проходів, коридорів і загород), агресивними,  прагнуть відокремитися від стада, різко реагують на світло, звук, дотик. Загалом, поводяться як тварини, заражені вірусом сказу. Звідси і побутова назва захворювання – коров’ячий сказ ( чи хвороба Крайцфельда-Якоба в людини). Та виявилося, що «нова» страшна хвороба до «справжнього» сказу ніякого відношення не має. І викликана ця хвороба особливим класом інфекційних агентів, що складаються з білків – пріонами. 

    Пріони. Їх будова, життєвий цикл.

Пріони – інфекційні білкові частинки, які спричиняють довготривалі інфекційні захворювання нервової системи, що закінчуються загибеллю організму хазяїна.

            а) З історії 

Пріонові інфекційні захворювання тварин відомі людству понад 300 років. Відкриття

повільних інфекцій пов’язане з ім’ям Даніеля Карлтона Гайдушека, який у 60-х роках досліджував хворобу «Куру» (в перекладі з місцевого діалекту – «смерть, що сміється») у Новій Гвінеї, у племені Форе.

Симптоми - прогресуюче порушення координації рухів, супроводжуване приступами безпричинного сміху і яке завжди закінчувалося летальним результатом. Хворобу визнали інфекційною, а причиною її поширення виявився ритуальний канібалізм (поїдання мозку загиблої людини) у племені Форе. У хворих людей та овець виявили особливий білок, який назвали «пріон».

Варто відзначити, що хвороба Крейтцфельда-Якоба була описана Якобом значно раніш, у 1920 р. Як з'ясували значно пізніше (у 1981 р. - Пат Мерц, а в 1982 р. - Стенлі Прузінер), для мишей, інфікованих, характерною рисою головного і спинного мозку хворих тварин є наявність білкових тяжів, що являють собою агрегати одного з білків нервової системи, функція якого дотепер остаточно не встановлена. Крім того, спинний і головний мозок хворих людей і тварин нагадує губку, відкіля і вульгарно загальна назва цієї групи захворювань - губчаті хвороби мозку.

У 1959 р. Вільям Хэдлоу звернув увагу на подібність симптомів Куру і скрепі овець. Особливо слід зазначити тривалий інкубаційний період (від кількох місяців до десятків років), характерний для обох захворювань. Вважалося, що переносником скрепі є т.зв. «повільний» вірус, що так ніколи і не був виділений. У 1963 р. Гайдушек спробував передати Куру шимпанзе. Через два роки в заражених мавп з'явилися перші симптоми захворювання.

У 1971 р. твариною була передана хвороба Крайцфельда-Якоба, що має подібні симптоми з Куру і розповсюджена в різних районах світу. У 1976 р. Д.К. Гайдушек визнаний гідним Нобелівської премії по фізіології і медицині «за відкриття нових механізмів походження і поширення інфекційних захворювань» (разом з Барухом Бламбергом).

І от тепер хвороба «коров'ячий сказ» (чи хвороба Крайцфельда-Якоба в людини) міцно обґрунтувалося в Європі, грозячи людству ще однією глобальною проблемою поряд зі СНІДом. Нагадаємо, що тривалість життя захворівшої людини складає близько 9 місяців і практично завжди захворювання закінчується летальним результатом.

            б) Будова пріонів.

Пріонний білок має аномальну тривимірну структуру і може спричиняти структурне перетворення гомологічного (тобто схожого на нього) нормального клітинного білка на собі подібний (пріонний). Пріон приєднується до білка-мішені й змінює його конфірмацію (мал.).

Пріонні білки існують у двох конфірмаціях: нормальній і патогенній, пріоновій. Нормальні білки (природні компоненти клітини), стикаючись із пріонами, можуть перетворюватися на пріони. Діяльність клітини з такими білками порушується, вона гине. Вивільнений пріон може проникати в сусідні клітини, також спричиняючи їх загибель.

            в) Життєвий цикл пріонів має свої особливості. За нормальних умов пріони — це нешкідливі клітинні білки, проте вони мають природну здатність перетворюватися на стійкі структури, які спричиняють деякі смертельні захворювання головного мозку в людей і тварин. Уражена ділянка мозку має характерну губчасту структуру, яка свідчить про ураження великої кількості нервових клітин, що призводить до виражених неврологічних симптомів, таких як зниження тонусу м'язів, недоумство, втрата пам'яті і безсоння.

Таким чином, цикл пріонів здійснюється за допомогою трансформації нормального клітинного білка у пріон при зіткненні з пріоном.

Пріонні хвороби можуть бути спадковими, передаватися від хворої до здорової тварини чи людини або виникати спонтанно.

2.      Хвороби людини, спричинені пріонами 

Пріон – невідомий білок вбивця. Боротися з мікробами медицина навчилася. Спустошливі епідемії чуми і холери стали надбанням історії. Але от "банальний" грип щорічно укладає в постіль мільйони землян, усе більше лякає СНІД. До бактеріальних і вірусних інфекцій додалася ще одна напасть - пріони, збудники смертельно небезпечних хвороб.

 

Цікаво знати! Останніми роками був розроблений метод діагностики хвороби Кейтцфельдта-Якоба у людей. Використовують антитіла до аномальних пріонів. Реакцію проводять, відбираючи проби спинномозкової рідини або роблячи зріз тканини з миґдалин.

Пріони стійкі до кип'ятіння протягом 30-60 хв., висушування - до 2 років, заморожування - у 3 рази більше, ніж відомі віруси, до хімічної обробки спиртами, формальдегідом, кислотами, до УФ-опромінювання, гамма-випромінення, гідролізу ферментами. Найефективніший вплив є в дозах, які денатурують практично всі білки. Інакше кажучи, з усього живого пріон гине останнім.

3.      Роль пріонів у природі і житті людини.

Пріони — це інфекційні агенти, що спричиняють захворювання людини і тварин.

Припущення вчених:

·         виконують певні функції у нормальних біохімічних і фізіологічних процесах (існує гіпотеза, що через пріони здійснюється механізм генетично зумовленого старіння);

·         беруть участь у міжклітинному розпізнаванні і клітинній активації;

·         клітинний пріонний білок підтримує навколо добові ритми активності і спокою у клітинах, тканинах, органах і в організмі в цілому;

·         пріони відповідають за зв'язок між нейронами.

Загалом же слід відзначити, що функції пріонів ще недостатньо вивчені.

Цікаво знати! Незвичайні властивості патогенних пріонів вчені намагаються використати на користь людства. Нейробіологи з команди Сьюзан Ліндкуїст (інститут Уайтхед, США) проводять експерименти по створенню надтонких проводів з молекул дріжджевих пріонів. Поки їм вдалося отримати нитки довжиною в декілька міліметрів та діаметром близько 100 нанометрів. Але це ще не все! Якщо покрити цю нитку тонким шаром золота, то утвориться «нанопровід», який має малий опір (гарно проводить електричний струм) і дуже міцний. У майбутньому вони знадобляться для створення наноприладів, або мініатюрних пристроїв.