1

În această privință, deși nu au ADN și ARN, se comportă foarte asemănător cu virușii, producând mutații structurale distincte care se perpetuează singure și care oferă un avantaj evolutiv clar.

Studiul a fost publicat săptămâna aceasta în ediția online Early Edition a revistei Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Am descoperit că atunci când o anumită tulpină de prion este transferată de la celulele creierului la o linie celulară diferită, proprietățile sale se schimbă treptat, dând naștere unei tulpini variante care este mai bine adaptată la acest nou mediu celular”, a declarat Charles Weissmann, M.D., Ph.D., șeful Departamentului de Infectologie de la Scripps Florida, care a condus studiul. „Dacă aceiași prioni sunt ulterior transferați pe o altă linie celulară, ei se modifică din nou, adaptându-se la aceste noi celule gazdă. Iar dacă se întorc în creier, prionii își recapătă treptat proprietățile inițiale. Am găsit dovezi fizice că, cel puțin într-un caz, pliul prionului s-a schimbat atunci când proprietățile sale s-au schimbat.”

Evoluția darwiniană fără ADN

Aceste noi descoperiri vin la aproximativ un an după ce Weissmann și colegii săi au publicat un studiu în ediția din 1 ianuarie 2010 a revistei Science care arăta că prionii sunt capabili de evoluție darwiniană.

Acel studiu anterior a arătat, de asemenea, că prionii pot dezvolta un număr mare de mutații și că aceste mutații pot determina adaptări evolutive precum rezistența la medicamente, un fenomen despre care se știa anterior că apare doar la bacterii și viruși. Acest studiu a sugerat, de asemenea, că proteina prionică normală – care apare în mod natural în celulele mamiferelor – se poate dovedi a fi o țintă terapeutică mai eficientă decât relația sa toxică anormală.

„Deoarece prionii se pot adapta la medii în schimbare, acum devine clar că va fi mai dificil decât se credea inițial să găsim medicamente care să funcționeze împotriva lor”, a spus Weissmann. „Dar dacă ați putea dezvolta un medicament care să inhibe formarea proteinei prionice normale, ați putea, în esență, să înfometați prionii infecțioși și să îi împiedicați să se reproducă. Această abordare a tratamentului, deși solicitantă din punct de vedere tehnic, poate fi avută în vedere deoarece, așa cum am arătat mai devreme, privarea de PrP nu este dăunătoare pentru sănătate – cel puțin pentru sănătatea șoarecilor.”

Folding and Misfolding

Prionii, care sunt compuși numai din proteine, sunt clasificați pe tulpini distincte, caracterizate de timpul de incubație și de boala pe care o provoacă. Pe lângă ESB/boala vacii nebune la bovine, printre bolile cauzate de prioni se numără scrapia la ovine, boala cronică a epuizării la căprioare și varianta bolii Creutzfeldt-Jakob la om. Prionii au capacitatea de a se reproduce, în ciuda faptului că nu conțin un genom de acid nucleic.

Celulele de mamifere produc în mod normal proteina prion celulară sau PrPC. În timpul infecției, proteina anormală sau prost pliată – cunoscută sub numele de PrPSc – transformă proteina prionică normală a gazdei în forma sa toxică prin schimbarea conformației sau formei sale. Stadiul final constă în foi mari (polimeri) ale acestor proteine pliate greșit, ceea ce provoacă leziuni masive ale țesuturilor și celulelor.

„Proteina prion infecțioasă se poate plia în moduri diferite și, în funcție de pliere, rezultă o tulpină prionică diferită”, a spus Weissmann. „Atâta timp cât prionii sunt menținuți în aceeași gazdă, ei își păstrează pliul caracteristic, astfel încât tulpinile se înmulțesc cu adevărat.”

Când prionii se înmulțesc, totuși, acel pliu nu este întotdeauna reprodus corect, astfel încât o populație de prioni conține multe variante, chiar dacă la niveluri scăzute.

Noul studiu a constatat că atunci când o populație de prioni este transferată la o gazdă diferită, una dintre variante se poate replica mai repede – un avantaj evolutiv – și poate deveni tulpina dominantă. Această nouă populație conține, de asemenea, variante, dintre care una poate fi selectată în detrimentul celorlalte atunci când este transferată la o altă gazdă.

„Rezultatul este că prionii, deși lipsiți de material genetic, se comportă în mod similar cu virușii și alți agenți patogeni, în sensul că pot suferi mutații și pot fi supuși selecției evolutive”, a declarat Weissmann. „Ei fac acest lucru prin schimbarea pliului lor, în timp ce virușii suferă modificări în secvența lor de acid nucleic.”

Diverse, dar înrudite

Noul studiu sugerează că populațiile de prioni constituie o „cvasi-specie” de natură similară virusurilor ARN și retrovirusurilor, cum ar fi virusurile gripale și HIV.

Ideea unei cvasi-specii a fost concepută pentru prima dată de Manfred Eigen, un biofizician german care a câștigat Premiul Nobel pentru Chimie în 1967. Practic, o cvasi-specie este o populație complexă, care se autoperpetuează, formată din entități diverse și înrudite care acționează ca un întreg. Cu toate acestea, Weissmann a fost cel care, în 1978, a oferit prima confirmare a teoriei prin studiul unui anumit bacteriofag – un virus care infectează bacteriile – în timp ce era director al Institut für Molekularbiologie din Zürich, Elveția.

Dar aici se termină comparația, a spus Weissmann.

„Faptul că se comportă ca niște viruși nu înseamnă că seamănă deloc cu un virus”, a spus el. „O bicicletă este ca o mașină în sensul că te duce dintr-un loc în altul, dar nu sunt la fel. Cu toate acestea, efectul final este același. Prionii și virușii sunt amândoi capabili să își schimbe structura pentru a supraviețui.”

Primul autor al studiului este Sukhvir P. Mahal de la Scripps Research. Printre ceilalți autori se numără Shawn Browning, Jiali Li și Irena Suponitsky-Kroyter, tot de la Scripps Research.

Studiul a fost sprijinit de National Institutes of Health și de Alafi Family Foundation.