Прионы как антишапероны

Из предыдущего изложения можно представить, что фолдинг— особенно с участием фолдаз и шаперонов — всегда приводит полипептидную цепь к «правильной», наиболее оптимальной в энергетическом и функциональном отношениях. К сожалению, это не так. Существует группа тяжелых неврологических болезней, которые обусловлены закономерно повторяющимся «неправильным» фолдингом одного, вполне определенного белка.

Данный белок, если он находится в нормальной конформации, называется прионовым белком и обозначается буква РгР^с (от prion protein, constitutive). Обнаруживается он в мозгу функция его неизвестна.

При ряде же заболеваний тот же полипептид оказывается в другой конформации. В последней преобладают участки с β-структурой, почти отсутствующие в нативной форме, а молекулы белка имеют повышенную склонность к агрегации. Такой белок называется прионом (от proteinaceous infection particle-белковая инфекционная частица) и обозначается буквами РгP^sc В данной форме он, видимо, не способен к выполнению обычной функции.

Но самое худшее заключается в том, что «неправильная» форма белка вызывает переход в такую же форму и «правильных» форм.

Как это происходит, неясно. Возможно, имеет место захват «правильных» молекул агрегатами приона, в результате чего эти молекулы разворачиваются и организуются заново по подобию прионов.

Таким образом, прионы в отношении своих исходных молекул играют роль антишаперонов,осуществляющих как бы фолдинг наоборот. Более того, процесс, очевидно, является автока-талитическим: вновь образовавшиеся порции «испорченного»белка начинают «портить» очередные порции нативного белка — и так далее, пока весь белок не оказывается «испорченным». Процесс происходит относительно медленно — болезнь развивается в течение нескольких лет, но неотвратимо приводит к гибели животного или человека.

Как возникают в организме первые порции приона?

а) Иногда, чрезвычайно редко, это происходит спонтанно — в результате ошибки фолдинга.

б) Несколько чаще встречаются мутации гена РгР —такие, которые способствуют неправильному сворачиванию белка. Тогда болезнь передается по наследству.

в) Но наиболее часто болезнь возникает в результате потребления в пищу тех тканей животного, в которых содержатся прионы. Потому-то данные белки и названы инфекционными частицами. Их отличает еще одна очень важная особенность — устойчивость к протеазам. Именно благодаря ей отдельным молекулам прионов удается проникать в неизмененном виде из желудочно-кишечного тракта в нервную ткань, где и запускается вышеизложенный автокаталитический процесс.

Все вместе это делает прионы уникальным инфекционным агентом: это, видимо, единственный случай, когда подобный агент лишен нуклеиновой кислоты.

Как же называются вызываемые прионами болезни?

У коров это т.н. губчатая энцефалопатия (BSE — bovine spongiform encephalopathy), или коровье бешенство.

Потребление человеком мяса таких коров вызывает болезнь Крейнцфельда-Якоба. Кроме того, среди туземцев Новой Гвинеи известна еще одна болезнь той же природы — куру, при которой на лице человека и дело появляются гримасы, как при смехе. Считают, что передается в результате каннибализма.

Наконец, у овец болезнь называется почесухой:постоянный зуд заставляет животных все время тереться о твердые предметы. Таким образом , фолдинг — важный этап в образовании белков.

Задания для обучения по теме

1. Повторить классификацию и строение аминокислот (знать формулы)

2. Повторить типы связей в молекулах белка, стабилизирующих первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры.

3. Знать образование ди-, три- и полипептидов и их название.

4. Повторить методы изучения аминокислотного состава белков с помощью цветных реакций и хроматографии

ПРАКТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ, КОТОРЫМИ ДОЛЖЕН ОВЛАДЕТЬ СТУДЕНТ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ уметь писать состав полипептидов, называть их, находить ионогенные аминокислоты для определения заряда пептида.

ТЕМЫ ДЛЯ РЕФЕРАТИВНЫХ СООБЩЕНИЙ:

1. Биологическая роль пептидов.

.