9 апреля 1982 года публикация в журнале Science коренным образом изменила наше понимание инфекционных заболеваний. Доктор Стэнли Прузинер, работавший в то время в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, представил доказательства того, что болезнь может быть вызвана не вирусом или бактерией, а инфекционным белком. Это открытие поставило под сомнение сами основы молекулярной биологии и познакомило мир с прионом.
Загадка «медленного вируса»
На протяжении десятилетий ученые были в тупике из-за группы дегенеративных расстройств головного мозга, которые имели поразительное сходство. Среди них были:
— Скрепи: смертельное заболевание, поражающее овец и коз.
— Куру: разрушительное расстройство, наблюдавшееся у племени форе в Папуа — Новой Гвинее.
— Болезнь Крейтцфельдта — Якоба (БКЯ): неумолимое заболевание головного мозга у человека.
Под микроскопом ткани мозга жертв этих заболеваний выглядели удивительно похожими — они были испещрены крошечными отверстиями, которые придавали органу «губчатый» вид.
Поскольку эти болезни протекали медленно и не имели типичных признаков инфекции — таких как лихорадка или активация иммунной системы, — ученые изначально классифицировали их как «медленные вирусы». Однако оставался огромный логический пробел: если эти болезни вызываются вирусами, они должны содержать нуклеиновые кислоты (ДНК или РНК). Более того, тот факт, что некоторые случаи передавались внутри семей, указывал на генетический компонент, который не вписывался в стандартную схему вирусной передачи.
Вызов «центральной догме»
Прорыв произошел, когда Прузинер переключил свое исследование с болезни Крейтцфельдта — Якоба на скрепи, руководствуясь выводами радиобиолога Тиквы Альпер. Альпер продемонстрировала, что скрепи может передаваться даже после того, как ткани подвергались воздействию ультрафиолетового излучения — процесса, который разрушает ДНК.
Это наблюдение указывало на то, что инфекционный агент полностью лишен генетического материала. Путем тщательных экспериментов на хомяках (что ускорило прогрессирование болезни для изучения) Прузинер изолировал виновника. Он доказал, что инфекционным агентом является белок, который он назвал «прионом».
Это было революционное утверждение, так как оно противоречило «центральной догме» молекулярной биологии. Центральная догма постулирует, что информация передается от ДНК к РНК, а затем к белку. Идея о том, что один лишь белок может выступать в роли инфекционного агента — по сути, «кодируя» собственную репликацию путем принуждения здоровых белков к неправильному сворачиванию, — казалась научному сообществу того времени невозможной.
Как работают прионы: цепная реакция неправильного сворачивания
Скептицизм в отношении работ Прузинера со временем сменился неопровержимыми доказательствами. В течение следующих 15 лет исследователи детально описали механизм прионной болезни:
- Конформационное изменение: Прионы — это белки, которые свернулись в аномальную, патологическую форму.
- Инфекция по шаблону: Когда прион сталкивается со здоровой версией того же самого белка, он действует как шаблон, заставляя здоровый белок «переключаться» в болезненную форму.
- Устойчивость: В отличие от большинства белков, прионы невероятно живучи и сопротивляются процессам естественного распада в организме.
Хотя именно прионы запускают инфекцию, современная наука также прояснила связь с генетикой: определенные мутации ДНК могут предрасполагать людей к созданию таких неправильно свернутых белков, что объясняет, почему некоторые случаи являются наследственными.
Открытие приона доказало, что самые фундаментальные правила жизни могут быть нарушены одной-единственной неправильно свернутой молекулой.
Заключение
Идентификация приона Стэнли Прузинером устранила пробел между инфекционными заболеваниями и генетической патологией, что принесло ему Нобелевскую премию в 1997 году. Его работа трансформировала неврологию и создала новую базу для понимания того, как белки могут выступать агентами как жизни, так и смерти.
