1

V tomto ohledu se chovají podobně jako viry, přestože postrádají DNA a RNA, a vytvářejí výrazné samopodporující strukturální mutace, které jim poskytují jasnou evoluční výhodu.

Studie byla tento týden publikována v online Early Edition časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Zjistili jsme, že když je určitý prionový kmen přenesen z mozkových buněk do jiné buněčné linie, jeho vlastnosti se postupně mění a vzniká variantní kmen, který je lépe přizpůsoben tomuto novému buněčnému prostředí,“ uvedl doktor Charles Weissmann, Ph.D., vedoucí infektologického oddělení Scripps Florida, který studii vedl. „Pokud jsou tytéž priony následně přeneseny do jiné buněčné linie, opět se změní a přizpůsobí se těmto novým hostitelským buňkám. A pokud se vrátí do mozku, priony postupně znovu získají své původní vlastnosti. Našli jsme fyzikální důkaz, že přinejmenším v jednom případě se při změně vlastností prionu změnilo jeho složení.“

Darwinova evoluce bez DNA

Tyto nové poznatky přicházejí přibližně rok poté, co Weissmann a jeho kolegové publikovali 1. ledna 2010 v časopise Science studii, která ukázala, že priony jsou schopny darwinovské evoluce.

Tato dřívější studie také ukázala, že u prionů může docházet k velkému množství mutací a že tyto mutace mohou přinášet takové evoluční adaptace, jako je odolnost vůči lékům, což je jev, který byl dříve znám pouze u bakterií a virů. Tato studie také naznačila, že normální prionový protein – který se přirozeně vyskytuje v savčích buňkách – se může ukázat jako účinnější terapeutický cíl než jeho abnormální toxický příbuzný.

„Protože se priony mohou přizpůsobovat měnícímu se prostředí, je nyní jasné, že bude obtížnější, než se původně myslelo, najít léky, které by na ně působily,“ řekl Weissmann. „Pokud by se však podařilo vyvinout lék, který by bránil tvorbě normálního prionového proteinu, mohli bychom v podstatě infekční priony vyhladovět a zabránit jim v reprodukci. Tento přístup k léčbě je sice technicky náročný, ale lze o něm uvažovat, protože, jak jsme již dříve ukázali, zbavení PrP není zdraví škodlivé – přinejmenším zdraví myší.“

Skládání a nesprávné skládání

Priony, které se skládají výhradně z bílkovin, se dělí na různé kmeny, které se vyznačují inkubační dobou a onemocněním, které způsobují. Kromě BSE/nemoci šílených krav u skotu patří mezi nemoci způsobené priony klusavka u ovcí, chronické chřadnutí u jelenů a varianta Creutzfeldt-Jakobovy choroby u lidí. Priony mají schopnost se množit, přestože neobsahují genom nukleové kyseliny.

Savčí buňky normálně produkují buněčný prionový protein neboli PrPC. Během infekce abnormální nebo chybně složený protein – známý jako PrPSc – přemění normální hostitelský prionový protein na jeho toxickou formu tím, že změní jeho konformaci nebo tvar. Konečné stadium se skládá z velkých plátů (polymerů) těchto chybně složených proteinů, což způsobuje masivní poškození tkání a buněk.

„Infekční prionový protein se může skládat různými způsoby a v závislosti na skládání vzniká různý prionový kmen,“ řekl Weissmann. „Dokud se priony udržují ve stejném hostiteli, zachovávají si svůj charakteristický záhyb, takže se kmeny věrně množí.“

Když se však priony množí, tento záhyb se ne vždy reprodukuje správně, takže populace prionů obsahuje mnoho variant, i když v nízkém množství.

Nová studie zjistila, že když je populace prionů přenesena do jiného hostitele, jedna z variant se může replikovat rychleji – což je evoluční výhoda – a stát se dominantním kmenem. Tato nová populace také obsahuje varianty, z nichž jedna může být při přenosu na jiného hostitele selektována oproti ostatním.

„Výsledkem je, že priony, ačkoli postrádají genetický materiál, se chovají podobně jako viry a jiné patogeny, protože mohou mutovat a procházet evoluční selekcí,“ řekl Weissmann. „Dělají to tak, že mění svůj záhyb, zatímco u virů dochází ke změnám v sekvenci nukleových kyselin.“

Různé, a přece příbuzné

Nová studie naznačuje, že populace prionů tvoří „kvazidruh“, který je svou povahou podobný RNA virům a retrovirům, jako jsou viry chřipky a HIV.

Myšlenku kvazidruhu poprvé vyslovil Manfred Eigen, německý biofyzik, který v roce 1967 získal Nobelovu cenu za chemii. Kvazidruh je v podstatě složitá, samovolně se udržující populace různorodých a příbuzných entit, které se chovají jako celek. Byl to však právě Weissmann, kdo v roce 1978 poskytl první potvrzení této teorie díky studiu konkrétního bakteriofága – viru, který infikuje bakterie – v době, kdy byl ředitelem Institutu molekulární biologie ve švýcarském Curychu.

Ale tím srovnání končí, řekl Weissmann.

„To, že se chovají jako viry, neznamená, že jsou něčím podobným viru,“ řekl. „Kolo je jako auto v tom smyslu, že vás dopraví z jednoho místa na druhé, ale nejsou stejné. Konečný efekt je však stejný. Priony i viry jsou schopny měnit svou strukturu, aby přežily.“

Prvním autorem studie je Sukhvir P. Mahal ze Scripps Research. Dalšími autory jsou Shawn Browning, Jiali Li a Irena Suponitsky-Kroyter, rovněž ze Scripps Research.

Studii podpořily Národní ústavy zdraví a nadace Alafi Family Foundation.