1

Ebben a tekintetben, bár hiányzik belőlük a DNS és az RNS, hasonlóan viselkednek, mint a vírusok, különálló, önfenntartó szerkezeti mutációkat hoznak létre, amelyek egyértelmű evolúciós előnyt jelentenek.

A tanulmány a héten jelent meg a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóirat korai online kiadásában.

“Azt találtuk, hogy amikor egy adott priontörzs agysejtekből egy másik sejtvonalba kerül, tulajdonságai fokozatosan megváltoznak, és egy olyan változatos törzs jön létre, amely jobban alkalmazkodik ehhez az új sejtkörnyezethez” – mondta Dr. Charles Weissmann, Ph.D., a Scripps Florida Infektológiai Osztályának vezetője, aki a tanulmányt vezette. “Ha ugyanezeket a prionokat később átvisszük egy másik sejtvonalba, ismét megváltoznak, alkalmazkodva ezekhez az új gazdasejtekhez. Ha pedig visszakerülnek az agyba, a prionok fokozatosan visszanyerik eredeti tulajdonságaikat. Fizikai bizonyítékot találtunk arra, hogy legalábbis egy esetben a prion hajtása megváltozott, amikor a tulajdonságai megváltoztak.”

Darwini evolúció DNS nélkül

Az új eredmények körülbelül egy évvel azután születtek, hogy Weissmann és munkatársai a Science folyóirat 2010. január 1-jei számában publikáltak egy tanulmányt, amely kimutatta, hogy a prionok képesek a darwini evolúcióra.

Az a korábbi tanulmány azt is kimutatta, hogy a prionok nagyszámú mutációt képesek kialakítani, és hogy ezek a mutációk olyan evolúciós alkalmazkodást hozhatnak létre, mint a gyógyszerrezisztencia, ami korábban csak baktériumoknál és vírusoknál ismert jelenség volt. Ez a tanulmány azt is sugallta, hogy a normális prionfehérje — amely természetesen előfordul az emlősök sejtjeiben — hatékonyabb terápiás célpontnak bizonyulhat, mint abnormális toxikus rokona.

“Mivel a prionok képesek alkalmazkodni a változó környezethez, most már világos, hogy az eredetileg gondoltnál nehezebb lesz olyan gyógyszereket találni, amelyek hatnak ellenük” – mondta Weissmann. “De ha ki tudnánk fejleszteni egy olyan gyógyszert, amely gátolja a normál prionfehérje képződését, akkor lényegében kiéheztethetnénk a fertőző prionokat, és megakadályozhatnánk a szaporodásukat. A kezelésnek ez a megközelítése, bár technikailag igényes, elképzelhető, mert, mint korábban kimutattuk, a PrP megvonása nem káros az egészségre — legalábbis az egerek egészségére nézve.”

Folding and Misfolding

A prionokat, amelyek kizárólag fehérjéből állnak, különböző törzsekbe sorolják, amelyeket lappangási idejük és az általuk okozott betegség jellemez. A szarvasmarhákban előforduló BSE/vadtehén-betegség mellett a prionok által okozott betegségek közé tartozik a juhokban előforduló súrlókór, az őzekben előforduló krónikus sorvadásos betegség és az emberekben előforduló Creutzfeldt-Jakob-kór variáns. A prionok annak ellenére képesek szaporodni, hogy nem tartalmaznak nukleinsavgenomot.

Az emlőssejtek általában sejtes prionfehérjét vagy PrPC-t termelnek. A fertőzés során az abnormális vagy rosszul hajtogatott fehérje — PrPSc néven ismert — a normál gazdaszervezet prionfehérjét a konformációjának vagy alakjának megváltoztatásával a toxikus formájává alakítja át. A végstádium ezen rosszul hajtogatott fehérjék nagy lapjaiból (polimerekből) áll, ami masszív szövet- és sejtkárosodást okoz.

“A fertőző prionfehérje különböző módon hajtogatódhat, és a hajtogatástól függően különböző priontörzs keletkezik” – mondta Weissmann. “Amíg a prionok ugyanabban a gazdaszervezetben maradnak, megtartják jellegzetes hajtogatásukat, így a törzsek hűen szaporodnak.”

A prionok szaporodásakor azonban ez a hajtogatás nem mindig reprodukálódik helyesen, így a prionpopuláció sok változatot tartalmaz, bár alacsony szinten.

Az új tanulmány megállapította, hogy amikor egy prionpopuláció átkerül egy másik gazdaszervezetbe, az egyik változat gyorsabban szaporodik – ami evolúciós előny – és domináns törzzé válik. Ez az új populáció is tartalmaz olyan változatokat, amelyek közül az egyik szelektálódhat a többivel szemben, amikor átkerül egy másik gazdaszervezetbe.

“Az eredmény az, hogy a prionok, bár nem tartalmaznak genetikai anyagot, hasonlóan viselkednek, mint a vírusok és más kórokozók, mivel képesek mutálódni és evolúciós szelekciónak alávetni magukat” – mondta Weissmann. “Ezt a hajtásuk megváltoztatásával teszik, míg a vírusoknál a nukleinsav-szekvenciájuk változik.”

Diverz, mégis rokon

Az új tanulmány szerint a prionpopulációk az RNS-vírusokhoz és a retrovírusokhoz, például az influenzavírusokhoz és a HIV-hez hasonló “kvázifajt” alkotnak.

A kvázifaj gondolata először Manfred Eigen német biofizikusnak jutott eszébe, aki 1967-ben kémiai Nobel-díjat kapott. Alapvetően a kvázi-faj egy komplex, önfenntartó populáció, amely különböző és rokon entitásokból áll, amelyek egy egészként viselkednek. Weissmann volt azonban az, aki 1978-ban egy bizonyos bakteriofág – egy baktériumokat megfertőző vírus – tanulmányozása révén az elmélet első megerősítését adta, miközben a zürichi Institut für Molekularbiologie igazgatója volt.

De itt véget is ér az összehasonlítás, mondta Weissmann.

“Az a tény, hogy úgy viselkednek, mint a vírusok, még nem jelenti azt, hogy hasonlítanak is a vírusokra” – mondta. “Egy bicikli olyan, mint egy autó abban, hogy elvisz egyik helyről a másikra, de nem ugyanazok. A végeredmény azonban ugyanaz. A prionok és a vírusok is képesek megváltoztatni a szerkezetüket a túlélés érdekében.”

A tanulmány első szerzője Sukhvir P. Mahal, a Scripps Research munkatársa. További szerzők Shawn Browning, Jiali Li és Irena Suponitsky-Kroyter, szintén a Scripps Research-től.

A tanulmányt a National Institutes of Health és az Alafi Family Foundation támogatta.