Zaraźliwe białko po raz pierwszy stworzone w laboratorium

Zespołowi naukowców, pod kierownictwem Jiri G. Safara z Case Western Reserve School of Medicine, po raz pierwszy udało się stworzyć w laboratorium zaraźliwe ludzkie białko chorobotwórcze – priona.

 

Priony to białkowe cząsteczki zakaźne, które powstają z niegroźnych białek powszechnie występujących w organizmach żywych. Pod wpływem zmiany konformacji, czyli przestrzennej struktury cząsteczki, stają się niebezpieczne. Dotychczas nie udało się wyjaśnić, w jaki sposób i dlaczego dochodzi do tego procesu.

 

Priony wywołują wiele groźnych i zaraźliwych chorób atakujących mózg. Wśród nich można wyróżnić chorobę Creutzfeldta-Jakoba, śmiertelną bezsenność rodzinną i Kuru. Ta ostatnia zwana jest potocznie śmiejącą się śmiercią, ze względu na charakterystyczny przymusowy śmiech, bądź płacz, będące objawami choroby. Została ona odkryta u plemion zamieszkujących Papuę-Nową Gwineę, które praktykowały rytualny kanibalizm. Spożywali oni mózg chorego, przez co sami ulegali zakażeniu (priony odporne są na wysokie temperatury podczas gotowania).

 

W przebiegu chorób prionowych niebezpieczne białka wiążą się z prawidłowymi cząsteczkami, które w rezultacie także zmieniają strukturę przestrzenną i powodują efekt domina, prowadzący do powstania mikroskopijnych dziur, zmieniających mózg chorego w sito. Do objawów należą przede wszystkim demencja, utrata kontroli nad ciałem i w rezultacie śmierć.

 

Chociaż choroby prionowe nie są zbyt częste – w Stanach odnotowuje się ok. 300 przypadków rocznie – ich bardzo szybki postęp, zdolność do przenoszenia między ludźmi i zwierzętami (np. choroba szalonych krów) oraz brak jakichkolwiek sposobów leczenia czynią je ważnym obiektem badań naukowców.

 

W przeszłości udało się już stworzyć sztuczne priony powodujące choroby u gryzoni. Nie były one jednak chorobotwórcze dla ludzi, na co wskazują badania na zhumanizowanych myszach. Dodatkowo, okazuje się, że mechanizm powstawania niebezpiecznych białek u gryzoni różni się znacznie od tego występującego u ludzi. Tłumaczy to także, dlaczego wcześniejsze testy kliniczne leków opracowanych na podstawie badań na zwierzętach zakończyły się niepowodzeniem.

 

Zespół naukowców z Case Western Reserve School of Medicine w swoich badaniach, za pomocą inżynierii genetycznej  stworzył ludzkie białko prionowe. Kiedy badacze przetestowali cząsteczkę na transgenicznych myszach, które miały zdolność ekspresji ludzkich białek, zaobserwowali pojawienie się znacznych dysfunkcji neurologicznych.

 

Naukowcy odkryli także, że cząsteczka o nazwie Ganglioside GM1, kontrolująca komunikację międzykomórkową, pomaga w rozpoczęciu replikacji (powielania) toksycznego białka i transmisji choroby. Odkrycie to daje nadzieję na zaprojektowanie leku, który powstrzymałby rozprzestrzenianie się choroby poprzez inhibicję tej cząsteczki.

 

Badania wykazały również, że sama obecność białka prionowego nie odpowiada za intensywność choroby. Przyczyną są natomiast zmiany w łańcuchu peptydowym złożonym z aminokwasów, które decydują o szybkości replikacji białka, jego zaraźliwości oraz struktur w mózgu, które atakuje.

 

- Dotychczas nasze rozumienie chorób prionowych było ograniczone. Możliwość stworzenia syntetycznego ludzkiego białka prionowego pozwoli nam na zdobycie znacznie bogatszej wiedzy na temat struktury i replikacji tych cząsteczek – mówi Safar – Nasze odkrycia wyjaśniają na poziomie strukturalnym powstawanie nowych ludzkich białek prionowych i dostarczają podstaw do zrozumienia, jak teoretycznie subtelne różnice w strukturze białka wpływają na jego zaraźliwość, sposób atakowania komórek i objawy widoczne u chorych. Te badania to prawdziwy przełom – dodaje.