9 kwietnia 1982 roku publikacja w czasopiśmie Science zrewolucjonizowała nasze rozumienie chorób zakaźnych. Doktor Stanley Prusiner z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco przedstawił dowody na to, że przyczyną choroby może nie być wirus lub bakteria, ale zakaźne białko. Odkrycie to podważyło same podstawy biologii molekularnej i wprowadziło świat do prionu.
Tajemnica „powolnego wirusa”
Przez dziesięciolecia naukowców wprawiała w zakłopotanie grupa zwyrodnieniowych chorób mózgu, które wykazują uderzające podobieństwa. Wśród nich były:
– Trzaskawka: śmiertelna choroba dotykająca owce i kozy.
– Kuru: wyniszczające zaburzenie obserwowane wśród ludu Fore w Papui-Nowej Gwinei.
– Choroba Creutzfeldta-Jakoba (CJD): jest nieuleczalną chorobą mózgu człowieka.
Pod mikroskopem tkanka mózgowa ofiar tych chorób wyglądała niezwykle podobnie – była usiana maleńkimi dziurkami, które nadawały organowi gąbczasty wygląd.
Ponieważ choroby te działały wolno i nie miały typowych objawów infekcji – takich jak gorączka czy aktywacja układu odpornościowego – naukowcy początkowo zaklasyfikowali je jako „powolne wirusy”. Pozostała jednak ogromna luka logiczna: jeśli choroby te są wywoływane przez wirusy, muszą one zawierać kwasy nukleinowe (DNA lub RNA). Co więcej, fakt, że niektóre przypadki były przekazywane w rodzinach, wskazywał na komponent genetyczny, który nie pasował do standardowego wzorca przenoszenia wirusa.
Kwestionowanie „głównego dogmatu”
Przełom nastąpił, gdy Prusiner przestawił swoje badania z choroby Creutzfeldta-Jakoba na trzęsawkę, kierując się odkryciami radiobiologa Tikvy Alper. Alper wykazał, że trzęsawka może zostać przeniesiona nawet po wystawieniu tkanki na działanie światła ultrafioletowego, co powoduje zniszczenie DNA.
Obserwacja ta wykazała, że czynnik zakaźny był całkowicie pozbawiony materiału genetycznego. Dzięki dokładnym eksperymentom na chomikach (które przyspieszyły postęp choroby w celach badawczych) Prusiner wyizolował sprawcę. Udowodnił, że czynnikiem zakaźnym jest białko, które nazwał „prionem”.
Było to stwierdzenie rewolucyjne, ponieważ zaprzeczało „głównemu dogmatowi” biologii molekularnej. Główny dogmat zakłada, że informacja jest przekazywana z DNA na RNA i na białko. Pomysł, że samo białko może działać jako czynnik zakaźny – zasadniczo „kodując” swoją własną replikację, zmuszając zdrowe białka do nieprawidłowego fałdowania – wydawał się wówczas społeczności naukowej niemożliwy.
Jak działają priony: reakcja łańcuchowa nieprawidłowego fałdowania
Sceptycyzm wobec pracy Prusinera ostatecznie ustąpił miejsca niepodważalnym dowodom. W ciągu następnych 15 lat badacze szczegółowo opisali mechanizm choroby prionowej:
- Zmiana konformacyjna: Priony to białka, które zwinęły się w nieprawidłowy, patologiczny kształt.
- Infekcja szablonowa: Kiedy prion napotyka zdrową wersję tego samego białka, działa jak matryca, powodując „przełączenie” zdrowego białka w formę chorą.
- Odporność: W przeciwieństwie do większości białek, priony są niezwykle trwałe i odporne na naturalne procesy rozkładu w organizmie.
Chociaż infekcję wywołują priony, współczesna nauka wyjaśniła również związek z genetyką: pewne mutacje DNA mogą predysponować ludzi do tworzenia takich nieprawidłowo sfałdowanych białek, co wyjaśnia, dlaczego niektóre przypadki są dziedziczne.
Odkrycie prionu udowodniło, że najbardziej podstawowe zasady życia mogą zostać złamane przez pojedynczą nieprawidłowo sfałdowaną cząsteczkę.
Wniosek
Identyfikacja prionu przez Stanleya Prusinera wypełniła lukę między chorobami zakaźnymi a patologią genetyczną, co przyniosło mu Nagrodę Nobla w 1997 r. Jego praca odmieniła neuronaukę i stworzyła nową podstawę do zrozumienia, w jaki sposób białka mogą działać jako czynniki życia i śmierci.
