この点で、プリオンはDNAやRNAを持たないものの、ウイルスによく似た挙動を示し、明確な進化上の利点をもたらす自己増殖性の構造変異を生じさせる

この研究は今週、米国科学アカデミー紀要のオンライン早期版で発表されました。

「特定のプリオン株が脳細胞から別の細胞株に移植されると、その特性が徐々に変化し、この新しい細胞環境にうまく適応した変異株を生み出すことがわかりました」と、チャールズ・ワイズマン医学博士は述べています。 この研究を主導したフロリダ州スクリップス大学感染学部の学部長であるチャールズ・ワイズマン医学博士（Ph.D.）は、次のように語っている。 「その同じプリオンが、その後、別の細胞株に移植されると、それらは再び変化し、これらの新しい宿主細胞に適応するようになります。 そして、脳に戻されると、プリオンは徐々に元の性質を取り戻すのです。 少なくとも 1 つのケースでは、プリオンの特性が変わると、プリオンの折り畳みが変化するという物理的な証拠を見つけました」

Darwinian Evolution Without DNA

Weissmann たちは、プリオンがダーウィン進化できることを示す研究を雑誌「サイエンス」の 2010 年 1 月 1 日に発表してからおよそ 1 年後に、これらの新しい発見を得ました。

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その以前の研究では、プリオンが大量の突然変異を起こすことができ、これらの突然変異が薬剤耐性などの進化的適応をもたらすことも示しましたが、これはこれまで細菌やウイルスにのみ起こる現象だとされていました。 この研究はまた、哺乳類細胞に自然に存在する正常なプリオンタンパク質が、その異常な毒性関係よりも効果的な治療標的になることを示唆しました。

「プリオンは環境の変化に適応できるため、それらに効く薬を見つけることは当初考えていたよりも難しいことが明らかになった」とワイズマン教授は述べています。 しかし、正常なプリオンタンパク質の生成を阻害する薬剤を開発できれば、要するに、感染性プリオンを飢えさせ、繁殖を防ぐことができるのです」と、ワイズマン教授は述べています。 この治療法は、技術的には難しいものの、先に示したように、PrPの奪取は健康にとって–少なくともマウスの健康にとって–有害ではないので、想定することができます」

折りたたみとミスフォールディング タンパク質のみからなるプリオンは、潜伏期間と引き起こす病気によって特徴づけられる、異なる株によって分類されます。 プリオンが引き起こす病気には、牛のBSE/狂牛病のほか、羊のスクレイピー、鹿の慢性消耗病、ヒトの変種クロイツフェルト・ヤコブ病などがある。 プリオンは核酸ゲノムを持たないにもかかわらず、繁殖能力を有している

哺乳類の細胞は通常、細胞性プリオンタンパク質またはPrPCを産生する。 感染すると、PrPScと呼ばれる異常な、あるいは誤った折り畳み方をしたタンパク質が、そのコンフォメーションや形状を変化させることによって、正常な宿主プリオン蛋白質を毒性形態に変化させる。

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「感染性プリオン蛋白質はさまざまな折り方をすることができ、その折り方によって異なるプリオン株が生じる」とワイスマンは述べています。 「プリオンが同じ宿主で維持されている限り、プリオンはその特徴的な折り畳みを維持し、そのため、株は真に繁殖します」

しかし、プリオンが増殖するとき、その折り畳みは必ずしも正しく再現されないため、プリオン集団には、低レベルではあるが、多くの変種が存在します。 この新しい集団には変種も含まれており、そのうちの1つは、別の宿主に移されたときに他のものより選択される可能性があります。 「プリオンは、ウイルスがその核酸配列に変化をもたらすのに対して、その折り目を変えることによってそれを行います」

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新しい研究は、プリオン集団が、RNAウイルスやインフルエンザウイルスやHIVなどのレトロウイルスに似た性質の「準種類」を構成することを示唆しています。 基本的には、準種とは、多様で関連した実体が全体として行動する、複雑で自己増殖的な集団のことである。 しかし、スイスのチューリッヒにある分子生物学研究所の所長であった1978年に、ある特定のバクテリオファージ（細菌に感染するウイルス）の研究を通じて、この理論を初めて確認したのはワイズマンでした。 “自転車 “は、ある場所から別の場所へ移動させるという点では自動車に似ていますが、同じではありません。 しかし、最終的な効果は同じです。 プリオンとウイルスはどちらも、生き残るために構造を変えることができるのです」

この研究の筆頭著者は、スクリプス研究所のSukhvir P. Mahal氏です。 他の著者には、同じくスクリップス研究所のShawn Browning氏、Jiali Li氏、Irena Suponitsky-Kroyter氏が含まれます。

この研究は、国立衛生研究所およびアラフィフ・ファミリー財団の支援を受けて行われました。