Білок, який кинув виклик біології: як Стенлі Прузінер відкрив пріон

9 квітня 1982 року публікація в журналі Science докорінно змінила наше розуміння інфекційних захворювань. Доктор Стенлі Прузінер, який працював на той час у Каліфорнійському університеті в Сан-Франциско, надав докази того, що хвороба може бути викликана не вірусом або бактерією, а інфекційним білком. Це відкриття поставило під сумнів самі основи молекулярної біології та познайомило світ із пріоном.

Загадка «повільного вірусу»

Протягом десятиліть вчені були в безвиході через групу дегенеративних розладів головного мозку, які мали разючу подібність. Серед них були:
– Скріпи: смертельне захворювання, що вражає овець та кіз.
– Куру: руйнівне розлад, що спостерігалося у племені форе в Папуа – Новій Гвінеї.
– Хвороба Крейтцфельдта – Якоба (БКЯ): невблаганне захворювання головного мозку у людини.

Під мікроскопом тканини мозку жертв цих захворювань виглядали напрочуд схожими — вони були поцятковані крихітними отворами, які надавали органу «губчастого» вигляду.

Оскільки ці хвороби протікали повільно і не мали типових ознак інфекції, таких як лихоманка або активація імунної системи, вчені спочатку класифікували їх як «повільні віруси». Однак залишалася величезна логічна прогалина: якщо ці хвороби викликаються вірусами, вони повинні містити нуклеїнові кислоти (ДНК чи РНК). Більше того, той факт, що деякі випадки передавалися всередині сімей, вказував на генетичний компонент, який не вписувався у стандартну схему вірусної передачі.

Виклик «центральної догми»

Прорив стався, коли Прузінер переключив своє дослідження з хвороби Крейтцфельдта — Якоба на скріпі, керуючись висновками радіобіолога Тікви Альпер. Альпер продемонструвала, що скріпа може передаватися навіть після того, як тканини піддавалися впливу ультрафіолетового випромінювання – процесу, що руйнує ДНК.

Це спостереження свідчило про те, що інфекційний агент повністю позбавлений генетичного матеріалу. Шляхом ретельних експериментів на хом’яках (що прискорило прогрес хвороби вивчення) Прузинер ізолював винуватця. Він довів, що інфекційним агентом є білок, який він назвав “пріоном”.

Це було революційне твердження, оскільки воно суперечило “центральній догмі” молекулярної біології. Центральна догма постулює, що інформація передається від ДНК до РНК, та був до білку. Ідея про те, що лише білок може виступати в ролі інфекційного агента — по суті, «кодуючи» власну реплікацію шляхом примусу здорових білків до неправильного згортання, — видавалася науковою спільнотою того часу неможливою.

Як працюють пріони: ланцюгова реакція неправильного згортання

Скептицизм щодо робіт Прузінера згодом змінився незаперечними доказами. Протягом наступних 15 років дослідники детально описали механізм пріонної хвороби:

1. Конформаційна зміна: Пріони – це білки, які згорнулися в аномальну, патологічну форму.
2. Інфекція за шаблоном: Коли пріон стикається зі здоровою версією того ж білка, він діє як шаблон, змушуючи здоровий білок «перемикатися» у хворобливу форму.
3. Стійкість: На відміну від більшості білків, пріони неймовірно живучи і опираються процесам природного розпаду в організмі.

Хоча саме пріони запускають інфекцію, сучасна наука також прояснила зв’язок із генетикою: певні мутації ДНК можуть привертати людей до створення таких неправильно згорнутих білків, що пояснює чому деякі випадки є спадковими.

Відкриття пріона довело, що фундаментальні правила життя можуть бути порушені однією-єдиною неправильно згорнутою молекулою.

Висновок

Ідентифікація пріону Стенлі Прузінером усунула прогалину між інфекційними захворюваннями та генетичною патологією, що принесло йому Нобелівську премію у 1997 році. Його робота трансформувала неврологію та створила нову базу для розуміння того, як білки можуть виступати агентами як життя, так і смерті.