Леонова Зоя Алексеевна, к.б.н., ассистент кафедры химии и биохимии ИГМУ (Иркутского государственного медицинского университета),

eonovaz@mail.ru, тел. 204-417.

                   ПРИОНЫ  МЛЕКОПИТАЮЩИХ И МИКРООРГАНИЗМОВ

(обзор литературы)

 

       Прионы представляют собой класс инфекционных агентов, принципиально отличающийся от мира простейших, бактерий, грибов и вирусов. Термин «прион» аналогичен термину «прионовый белок», который может существовать в двух формах – нормальной и патогенной. Ген, кодирующий прионовый белок – PRPN имеется у многих млекопитающих, птиц и у низших эукариот. У человека он расположен в коротком плече хромосомы 20 [2, 6].

        Прионовые болезни – особый класс смертельных нейродегенеративных заболеваний человека и животных, возбудителем которых является прион – низкомолекулярный белок, устойчивый к инактивирующим воздействиям: высоким температурам, ионизирующей радиации, ультрафиолету и др. Патологические процессы, вызываемые прионами, могут проявляться не только при инфекционных заболеваниях, но и при спорадических или наследственных, что не имеет прецендента в патологии человека и животных.

        Прионовые болезни – это часть группы болезней, обозначенной как «конформационные болезни» или «болезни нарушенного фолдинга», при которых аномалии в формировании пространственной структуры приводят к образованию амилоидов – агрегатов фибриллярной структуры, состоящих из растворимых в норме клеточных белков. В настоящее время известно более 20 различных амилоидных заболеваний человека, среди них 4 прионовых – болезнь Крейтцфельда-Якоба, куру, синдром Герстманна-Штреусслера-Шейнкнера и смертельная семейная бессонница [1, 5, 8].

       Наблюдается сходство патологических изменений в головном мозге у человека (астроцитоз, глиоз, амилоидоз) при прионовых болезнях, неинфекционных нейродегенеративных заболеваниях, старческом слабоумии.      

      Преодоление межвидового барьера – нередкое явление при заражении прионовыми болезнями, которые могут передаваться как алиментарным путем, так и парентерально. Имеются случаи заражения болезнью Крейтцфельда-Якоба  после употребления в пищу мяса крупного рогатого скота, болеющего «коровьим бешенством» и при заражении через кровь от больного этим заболеванием. 

       Самые крупные эпизоотии, вызываемые прионами, относятся к 18 веку – вспышки болезни среди овец в Англии и Франции (трясущаяся болезнь, другое название – скрепи или почесуха), среди лошадей в Германии (зудящая болезнь или болезнь рысаков) и к 20 веку, когда в 1986 году в Великобритании разразилась губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота (болезнь бешеной коровы).           

       Полагают, что прионы размножаются путем удвоения патогенных форм после их контакта с нормальными формами, при этом последние превращаются в патогенные, число которых постоянно увеличивается. Нормальную форму обозначают как PrPc, патологическую как PrPsc. Аббревиатура обусловлена тем, что первым обнаруженным природным резервуаром инфекционной формы прионов явились овцы и козы, у которых спонтанно развивалось заболевание под названием «скрепи». Аминокислотная последовательность этих белков абсолютно идентична. Конформационное изменение, ведущее к появлению PrPsc , является фундаментальным событием, лежащим в основе размножения инфекционных прионов.

       Известны белки микроорганизмов, например, дрожжей Sacharomyces cerevisiae и гриба Podospora anserine, способных переходить в прионовые формы, которые обуславливают возникновение нехромосомно наследственных признаков. Изучение дрожжевых прионовых белков доказало принципиальное сходство этих прионов с амилоидными фибриллами человека [9]. Прионы простейших эукариот инфекционны лишь в ограниченном смысле: они передаются с цитоплазмой, но не через внеклеточное пространство.

      Наиболоее хорошо изучены прионовые белки дрожжей – это фактор терминации трансляции eRF3, называемый также Sup35 (супрессор 35), и белок Ure2 – регулятор метаболизма азота. Переход этих белков в прионовое состояние сопровождается их агрегацией и инактивацией, что вызывает появление особых фенотипов, обозначаемых [PSI+] и [Ure3] [1, 9]. Оказалось что фенотип [PSI+] усиливает действие слабого нонсенс-супрессора, в связи с чем, появление данного фенотипа можно рассматривать как адаптивную реакцию организма [3, 4]. Таким образом, прионы оказались общебиологическим явлением, для которых ни инфекционность, ни болезнетворность не являются обязательным свойством для организма.   

       Прионы дрожжей являются удобной модельной системой для изучения прионового явления в целом. Как объект исследования они имеют ряд явных преимуществ по сравнению с PrP млекопитающих: эксперименты с прионами дрожжей не занимают много времени, они доступны и безопасны [4, 7, 10].         Дрожжевая модель успешно используется для изучения патогенеза таких нейродегенеративных заболеваний как болезнь Альцхгеймера, Паркинсона, Гентингтона [1].

Список литературы

1. Вишневская А.,Б., Кушнирев В.В., Тер-Аванесян М.Д. Нейродегенеративные амилоидозы: дрожжевая модель // Молекулярная медицина/ 2007, Т.41. № 2.С.346-354.

2. Григорьев В.Б. Прионные болензни человека и животных // Вопросы вирусологии. 2004. № 5. Т.49. С.4-12.

3. Григорьев В.Б., Покидышев А.Н., Кальнов С.Л. Конверсия прионных белков in vitro // Успехи современной биологии. 2010, Е. 130. № 3. С. 227- 236.

4. Журавлева Г.А., Москаленко С.Е., Шабельская С.В., Филипп М., Инге-Вечтомов С.Г. Повышение уровня тРНК у дрожжей, содержащих мутантные факторы терминации трансляции eRF1 и eRF3 // Молекулярная биология. 2006. Т.40. № 4. С.724-730.

5. Кармышева В.Я., Гулевская Т.С., Погодина В.В. Морфологические изменения и накопление прионов в коре мозжечка при болезни Крейтцфельда-Якоба // Архив патологии. 2007, Т.69. №6. С.10-15.

6. Коган Е.А. Прионные болезни: современный взгляд на проблему // Архив патологии 2002, Т.64.  №6. С.3-9.

7. Мурина О.А., Москаленко С.Е., Журавлева Г.А. Сверхэкспрессия генов, кодирующих тРНКTir и тРНКGln повышает жизнеспособность нонсенс-мутантов по гену SUP45 дрожжей  Saccharomyces cerevisiae // Молекулярная биология. 2010. Т. 44. №2. С.301-310.

8. Покровский В.И. Поражения нервной системы при инфекционных болезнях // Терапевтический архив, 2008, № 11, С.5-6.

9. Тер-Аванесян М.Д. Прионы: инфекционные белки с генетическими свойствами // Биохимия, 1999. Т.64, вып.12. С.1638-1647.

10. Шабельская С.В., Журавлева Г.А. Мутации в гене SUP35 нарушают процесс деградации мРНК, содержащих преждевременные стоп-кодоны//Молекулярная биология. 2010. Т.44. №1. С.51-59.