роли PrPC позволили прийти к заключению о значении нормального приона PrPC

в сохранении резистентности нейронов и астроцитов к окислительному стрессу.

Таким образом, за последние годы были значительно расширены

представления о биологической значимости PrPC. Было установлено, что PrPC

синтезируется в эндоплазматической сети и довольно быстро деградирует:

продолжительность его полураспада составляет всего 5 – 6 ч. Синтезированный

PrPC, проходя через аппарат Гольджи, транспортируется на поверхность

клетки, где он связывается с гликофосфатидилинозитолом. Синтезированный

PrPC в дальнейшем переносится вдоль аксона при помощи быстрого

антероградного транспорта. В отличие от PrPC инфекционный прионный белок

PrPC первично аккумулируется в клетках, накапливаясь в цитоплазменных

везикулах. Дальнейшее накопление PrPSc в синаптических структурах и

связанная с этим дезорганизация синапсов, возможно, являются причиной

развития глубоких неврологических дефектов и деменции.

Напомним, что заболевания, вызываемые прионами, характеризуются рядом

признаков, сочетание которых определяется биологическими особенностями их

возбудителей, это прежде всего длительный инкубационный период (от месяцев

до десятков лет), отсутствие воспалительных изменений, хронически

прогрессирующая патология, отсутствие ремиссий и выздоровления. Для

прионных болезней характерен ряд отрицательных признаков, которые не

наблюдаются при заболеваниях, вызываемых вирусами. К ним относятся

отсутствие продукции интерферона и нечувствительность к интерферону,

отсутствие в составе возбудителя инфекционных нуклеиновых кислот и

неспособность прионов интерферировать с вирусами. Для прионных болезней

характерны нечувствительность к иммуносупрессирующему или

иммунопотенцирующему действию АКТГ, кортизона, циклофосфамида, (-лучей,

антилимфоцитарной сыворотки, тимэктомии и спленэктомии, отсутствие влияния

адъювантов. Для прионных болезней характерна также интактность В- и Т-

клеток. Комбинация всех перечисленных признаков, каждый из которых не

является чем-то уникальным, и определяет своеобразие прионных болезней.

Получение новых данных в отношении биологических особенностей прионов

позволило заключить, что прионные болезни являются нейродегенеративными

заболеваниями, в возникновении которых фундаментальную роль играют

конформационные изменения, а сам механизм развития болезни является

беспрецедентным.

Результаты проведенных исследований позволили с новых позиций подойти

к вопросу о природе агентов ТГЭ, а вся сумма полученных новых знаний о

прионах послужила основанием для оптимистического высказывания С.Прузинера

о том, что "эра черного ящика биологии скрепи и болезни Крейтцфельдта –

Якоба, возможно, подходит к концу". В 1997 г. за свои многолетние

исследования медленных инфекций, вызываемых прионами, американский биохимик

С.Прузинер был удостоен Нобелевской премии по биологии и медицине. Таким

образом, мы встречаемся с не очень частым случаем, когда Нобелевская премия

присуждается дважды на протяжении 20 лет за исследование одной и той же

проблемы, что, безусловно, свидетельствует о значимости самой проблемы и о

темпах ее изучения.

ПРИОННЫЙ ГЕН

Современный этап в исследовании молекулярных основ прионных

заболеваний человека и животных связан с идентификацией гена, кодирующего

прионный белок. Расшифровка аминокислотной последовательности этого белка,

позволила выяснить структуру кодирующей области соответствующего гена. Этот

ген, получивший название PRNP, был вскоре выделен и исследован в

лаборатории Ч.Вэйссманна. Выделение гена PRNP позволило использовать для

исследования этиологии и патогенеза прионных заболеваний весь арсенал

современных методов молекулярно-генетического анализа. В настоящее время

структура белка PrP и соответствующего гена известна для многих организмов.

Ген PRNP оказался эволюционно-консервативным: он найден у многих

млекопитающих и птиц. В структурном отношении гены PRNP млекопитающих тоже

схожи: в генах всех млекопитающих область, кодирующая PrP, локализована

только в одном экзоне (экзоны - области гена, представленные в структуре

зрелой иРНК). У человека этот ген локализован на хромосоме 20, у мышей - на

хромосоме 2. Ген PRNP присутствует и экспрессируется не только у больных,

но и у здоровых животных. При этом, несмотря на то, что иРНК гена PRNP в

тканях мозга взрослых животных экспрессируется конститутивно, у молодых

животных ее количество меняется с возрастом. Наибольшее количество иРНК

PRNP зарегистрировано в нейронах.

Примерно 10% всех прионных заболеваний человека относятся к так

называемым семейным формам или болезням с наследственной

предрасположенностью. Идентификация прионного гена позволила связать

семейные формы этих заболеваний с конкретными мутациями в гене PRNP. Так,

например, мутация, вызывающая замену пролина на лейцин в 102-м положении

PrP оказалась связана с развитием синдрома Герстманна-Штреусслера-Шейнкера.

Интересно, что эта мутация приводит к заболеванию не только людей, но и

мышей. Мутация в 178-м кодоне может быть связана как с развитием болезни

Крейтцфельдта-Якоба (БКЯ), так и смертельной семейной бессонницы.

Интересно, что оба случая связаны с заменой аспарагиновой кислоты на

аспарагин. Разница, по всей видимости, заключается в том, что мутантная

аллель при смертельной семейной бессоннице в 129-м положении несет кодон

для метионина, в то время как в случае БКЯ это положение занимает кодон для

валина. Наследственная предрасположенность к прионным заболеваниям может

быть связана не только с определенными аминокислотными заменами в PrP, но и

с его гораздо более существенными изменениями. Так, в аминоконцевом районе

PrP имеется 5 расположенных подряд идентичных последовательностей из 8

аминокислот. Некоторые формы семейной БКЯ оказались связанными с

увеличением количества таких повторов. Механизм образования этих повторов

неясен. Однако понятно, что в отличие от случаев, описанных ранее, они

возникли не за счет точковых мутаций, а в результате рекомбинационных

событий. Всего в настоящее время в гене PRNP человека известно около 20

мутаций, связанных с семейными формами прионных заболеваний.

У животных аллельный полиморфизм по гену PRNP тоже связан с

вероятностью развития прионных болезней. Тем не менее вопрос о том, влияют

ли изменения в структуре этого гена на вероятность спонтанного заболевания

животных или они связаны с подверженностью животных прионным инфекциям,

остается открытым.

Важной особенностью прионов как инфекционных агентов является наличие

межвидовых барьеров на пути их передачи, хотя PrP лишь незначительно

отличается по первичной структуре у разных видов млекопитающих. В

большинстве случаев эти барьеры не абсолютны, иными словами, они не

препятствуют, а лишь значительно затрудняют передачу инфекции от особей

одного вида особям другого вида. Вместе с тем известно по крайней мере одно

исключение из этого правила: у кроликов не удается вызвать заболевание

после заражения их инфекционным прионным белком, выделенным из мозга самых

разных животных. Хотя причина устойчивости кроликов к прионной инфекции

точно неизвестна, анализ структуры гена, кодирующего PrP кролика, показал,

что она может быть связана с некоторыми особенностями первичной структуры

этого белка.

Существенный прогресс в исследовании прионов стал возможным после

передачи скрепи мышам и хомякам. Как уже было упомянуто, делеция гена PRNP

не приводит к немедленной смерти животных. Это позволило установить, что

особи, лишенные гена PRNP, не заражаются прионами и, вероятно, вообще не

подвержены этим заболеваниям. Интересно, что в подобных экспериментах было

показано, что удаление аминоконцевой последовательности PrP мыши за счет

делеции соответствующей области гена PRNP не препятствует развитию прионных

заболеваний. Ранее было отмечено, что некоторые семейные формы БКЯ связаны

с увеличением количества аминокислотных повторов в этой области белка PrP

человека. Таким образом, эти изменения влияют на вероятность заболевания,

хотя его наличие не является критичным для прионного превращения белка.

Увеличение экспрессии гена PRNP (количество PrP) способствует

возникновению заболевания. В силу существования межвидовых барьеров мыши

устойчивы к заражению прионами, выделенными из мозга больных хомяков, но

трансгенных мышей, несущих ген PRNP хомяка, легко заразить с помощью

инокуляции суспензии клеток мозга больного хомяка. Все перечисленные факты

полностью согласуются с теорией о белковой природе прионов. Животные,

лишенные гена PRNP, не заболевают просто потому, что их клетки не содержат

белка, подверженного конформационной перестройке. При увеличении количества

молекул этого белка должна возрастать вероятность спонтанного перехода

какой-либо из молекул в патогенную форму. Существование наследственной

предрасположенности к прионным заболеваниям связано с тем, что мутации

увеличивают вероятность прионного превращения белка PrP. Менее выраженная

способность к инфицированию у "чужого" приона при межвидовом заражении

может объясняться пониженной способностью PrPSc передавать свое патогенное

состояние PrPC несколько отличающемуся от него по первичной структуре.

Итак, возможность заражения особей одного вида с помощью прионов,

выделенных из тканей мозга особей другого вида, способствовала

использованию лабораторных животных (мышей и хомяков) для изучения природы

прионов и вызываемых ими болезней. В то же время отсутствие межвидовых

барьеров на пути распространения прионов означает принципиальную

возможность их передачи от животных человеку. Действительно, в последнее

время проблема прионов приобрела существенное практическое значение в связи

со вспышками соответствующих эпизоотии среди сельскохозяйственных животных

в некоторых европейских странах, а также с появлением наблюдений о

возможности передачи этих заболеваний от животных человеку. В настоящее

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8