Prioonid: Mida me teame, et oravad tapavad
Valk - keha peamine ehitusmaterjal ja tervisliku toitumise pidev komponent. Kuigi oravad on teadlasi alati mures, on tänapäeval viimaste tähelepanu pööratud eriliigile, prioonidele. Internetis, nagu nad lihtsalt ei nimeta: "ideaalne tapja", "surematuse võti" ja isegi "zombie molekul". Teaduskogukond mõistab, kuidas kasutada inimkonnale kasulikke valke, mis võivad aju kiiresti ja paratamatult hävitada. Me otsustasime välja selgitada, millised prioonid on, ja küsisime ekspertidelt, millised tapjavalgud võivad inimestele kasulikud olla.
Miks rääkida neist
Prione hakati uurima, sest nad olid inimeste ja loomade haruldaste, kuid väga ohtlike haiguste põhjuseks. Nende hulgas on nn hullu lehma haigus, lammaste sügelus ja näiteks surmaga lõppev pere unetus, kus inimene peaaegu magab ja 12-18 kuu jooksul sureb progresseeruva dementsuse taustal. Teine näide prioonhaigusest on Creutzfeldt-Jakobi tõbi, mis viib surmani kuue kuu või aasta jooksul pärast esimeste sümptomite ilmnemist; haigus mõjutab aju, seetõttu arenevad mälu ja tähelepanu häired ning seejärel koordineerimishäire ja krambid. Viimane kuulub maailma kõige ohtlikumate haiguste nimekirja, sest arstid lihtsalt ei tea, mida sellega teha. Kõik algas Kuru salapärase haigusega Paapua Uus-Guineas, millel ei olnud mõistlikku selgitust.
Kuidas neid leida
Prioonide avastamise lugu tõmbab välja fikseeritud elementidega seiklusfilmi: tundub, et see võib olla tervislikum kui elada ilusal saarel ookeani keskel, näiteks Uus-Guineas? Kuid ükskord aegus Fora rahvale tundmatu loomahaigus, mis ilmnes väga tugeva raputamisega, mis takistas inimesel esimest kõndimist, siis seistes ja istudes. Lõpuks valetab ja väriseb kõik, mida haige oli võimeline. Paralüüs järgnes, millele järgnes surm. Ebatavaliste kliiniliste ilmingute puhul kutsusid kohalikud inimesed haigust, keda (tõlgiti "värisema"). Lastearst ja viroloog Carlton Gaiduszek läksid New Guineasse nakkushaiguste, sealhulgas salapärase kana uurimiseks. Ta tegi seda kõike: 1976. aastal sai Gaidušek Nobeli preemia "avastuste kohta nakkushaiguste päritolu ja leviku uute mehhanismide kohta", jagades seda Baruch Blumbergiga, kes avastas B-hepatiidi viiruse.
Kuid Gaidushek ei leidnud õigeid prione - ta ainult soovitas, et viirus põhjustab "patogeenset osakest", mis ei ole mikroskoobi all nähtav. Selleks pidi teadlane saarele pikka aega veetma, paljastama paar sadu surnud puudega inimeste esindajaid ja isegi saatma oma elundid (eriti Gaidusheki huvitas aju, mis sai patsientidele spoonilise struktuuri) oma kolleegidele erinevatest riikidest. Rituaalne kannibalism sai epideemia põhjuseks rahva seas: seda praktiseeriti isegi pärast ametlikku keelustamist. Motiivid on proosalised: Faure uskus, et koos surnud inimese liha söömisega läheksid nad tema meelele, võimetele või talentidele.
Mis see on?
Alguses arvasid teadlased, et nad leidsid uue viiruse või viiruse osakese. Prioonid on tõesti sarnased viirustega, kuna neil ei ole raku struktuuri - see tähendab, et nad ei koosne rakkudest, erinevalt bakteritest. Viirus on valgu kestas olev nukleiinhape, st DNA või RNA. Aga kui prioonid olid nende hapete hävitamise teel mõjutatud, jäid ohtlikud nakkuslikud omadused. Järk-järgult jõuti järeldusele, et prioon on ainult valk, millel on ainult ebatavaline struktuur. Kõigil valgu molekulidel on teatud kolmemõõtmeline konfiguratsioon - kui see on suuresti lihtsustatud, siis on aminohapete ahel paigutatud ruumi. Seega on prioonides see struktuur ebanormaalne; üllataval kombel muudab see tavapärase keemilise koostisega prioni surmavaks.
Kuidas normaalne valk muutub ebanormaalseks?
Inimese vastu töötavate oravate nime andis Ameerika arst Stanley Prusiner. Kombineerides valke (valk) ja infektsiooni (nakkus), sai ta "prioonid", identifitseeris neid uusimate bioloogiliste patogeenide tüübiks ja kirjeldas esimest korda nende tegevuse põhimõtet. 1997. aastal sai ta oma töö eest Nobeli preemia. Prusiner avastas ka prioonit tootva valgu - seda nimetati prioonvalguks, PrP. Kõige huvitavam on see, et PrP kodeeriv geen sisaldub kahekümnendas inimese kromosoomis - see tähendab, et see on ükskõik millise mehe DNA-s. Kuid võimalus selle ümberkujundamiseks priooniks on minimaalne ja enamik inimesi elab vaikselt ilma prioonhaiguste riskita. Kuid ainult üks valgu sünteesi viga võib muuta tavapärase PrPC-i ebanormaalseks PrP Sc-ks.
Nagu Genoteki geneetik ja tegevjuht Valery Ilyinsky selgitab, on prioonid tavalised valgud, mis on omandanud ebatavalise struktuuri. See võimaldab neil muuta sarnaste valkude struktuuri, muutes need prioonideks, see tähendab, et tekib infektsiooniga sarnane protsess. Haiguse alustamiseks on vajalik esimese kahjustatud valgu ilmnemine - see võib tekkida kas sünteesi käigus tekkinud spontaanse vea tagajärjel või väljastpoolt pärit prioonist, teiselt inimeselt või loomalt. Ja siis algab ahelreaktsioon.
Keemia eriala doktor Rustam Ziganshin märgib, et tänapäeval on väga halvasti mõistetav põhjus ja mehhanism prioonvalgu “normaalse” vormi muutmiseks ohtlikuks. In vitro katsetes (in vitro) on selle transformatsiooni jaoks vaja erinevaid lisategureid. Samal ajal, loomkatsetes, tekkisid prioonhaigused, kui hiirtele süstiti "normaalset" prioonvalku, mis on täielikult ilma geeni programmeerimiseta. Ei ole selge, mis tegi temast sellisel juhul "agressiivseks".
Igavene noorus või paratamatu surm
Nüüd räägivad nad sellest, et näiteks Alzheimeri tõbi või Parkinsoni tõbi võib olla seotud prioonmehhanismiga. Kui jah, siis võime oodata uute raskete haiguste ravi või ennetamise meetodite tekkimist. Huvitav on see, et prioonid on toimemehhanismis sarnased ja pärmvalgud - on täiesti võimalik, et pärm aitab nende kummaliste molekulide uurimisel. Samuti räägitakse sellest, millised prioonid aitavad ravida mitmesuguseid pahaloomulisi kasvajaid või HIV-nakkust, ning tõepoolest saavad nad “filosoofilisest kivist”, mis viib inimkonna igavesse elu või igavesse noortesse. Kuigi need avaldused on põhjendamatud.
Rustam Ziganshin selgitab, et nagu iga bioloogia valdkonna uuring, laiendab prioonvalkude uurimine meie elamisteadmiste piire. Praktilisest vaatepunktist võib tulemuste abil mõista, kuidas arenevad mitmed ohtlikud, kuid ravimatud haigused. Võib-olla saame me nende lahendamiseks tööriista. Kui sa mõistad, kuidas normaalne valk osutub anomaalseks, ja õppida, kuidas seda protsessi juhtida, siis võib-olla oleme võimelised seda alustama vastupidises suunas, st muutma patoloogilisi valke terveteks ja tagastama tervise kudedesse ja elunditesse.
Fotod: Flickr, ibreakstock - stock.adobe.com
