UCSF-i teadlased teatavad esimesest otsesest tõendist, et prioonvalgu deformeerunud kuju üksi põhjustab infektsioone ja haigusi

UCSF-i teadlased teatavad esimesest otsesest tõendist, et prioonvalgu deformeerunud kuju üksi põhjustab infektsioone ja haigusi
UCSF-i teadlased teatavad esimesest otsesest tõendist, et prioonvalgu deformeerunud kuju üksi põhjustab infektsioone ja haigusi
Anonim

Teadlased on esimest korda näidanud, et puhtad prioonvalgud võivad käivitada normaalsed valgud kuju muutma ja nakkavaks muutuma. Selle uudse nakkusvormi juhtum on kindlaks tehtud viimase 20 aasta jooksul, kuid teadlased ei ole suutnud otseselt tõestada nakatumist puhaste prioonvalkudega. San Francisco California ülikooli teadlaste leid kasutab uut süsteemi prioonide viimiseks pärmi ja välistab võimaluse, et mitteprioonvalgud, suhkrud ja muud molekulid võivad nakkusprotsessi kaasa aidata.

Puhta prioonide nakkusliku aktiivsuse demonstreerimisest teatatakse ajakirja Science 28. juuli numbris.

Prioonid on võimelised paljunema, agregeeruma ja põhjustama surmavaid infektsioone inimestel ja veistel ilma geene ja DNA-d kasutamata, mis on teadaolev alt esimesed nakkustekitajad. Neid seostatakse ka neurodegeneratiivsete haigustega, sealhulgas Alzheimeri tõvega. Stanley B. Prusiner, MD, UCSF neuroloogia, biokeemia ja biofüüsika professor, võitis 1997. aasta Nobeli füsioloogia- ja meditsiiniauhinna selle täiesti uue haigust põhjustava aine kategooria avastamise ja selle toimeviisi selgitamise eest.

Prioonide võime teha endast koopiaid, indutseerides teisi valke deformeerunud prioonikuju omandama, ei ole mitte ainult uudne nakkuse vorm, vaid vähem alt pärmseenes on see uus pärimisviis, ütleb PhD Jonathan Weissman., UCSF-i raku- ja molekulaarfarmakoloogia dotsent ning teadustöö vanemautor.

Viimastel aastatel on Weissman ja tema kolleegid kasutanud pärmi võimsat geneetilist süsteemi, et testida kiiresti valgu võimet muuta kuju priooniks ja levitada seda vormi. Süsteem võib testida ka seotud valgu muutusi, mis on seotud Alzheimeri, Parkinsoni tõve ja teiste inimeste haigustega, mis on põhjustatud väärarengutest agregeeruvatest valkudest. Uuringutes näriliste ja teiste imetajatega on teadlased korduv alt näidanud, et kui prioonid viiakse loomadesse või rakukultuuridesse, järgneb nakkus. Kuid keegi ei olnud nendes katsetes kasutanud puhtaid prioone. Selle asemel saadi prioonid varem nakatunud loomadelt ja nendega oli kaasas ka teisi molekule, mille nakatumist ei saanud täielikult välistada, ütleb Weissman.

"Kuigi tõendid selle kohta, et prioonid põhjustavad valkude kuju muutmist ja nakkavaks muutumist, on üsna tugevad, säilis alati võimalus, et teised samal ajal sisestatud molekulid - suhkrud, muud valgud, lipiidid - aitasid nakkusele kaasa, " selgitab ta.

Kuid pärmiga töötades seisid teadlased silmitsi vastupidise probleemiga: nad suutsid kergesti luua puhtaid nakkavaid prioone, kuid puudus selge viis nende sisestamiseks paksuseinalisesse pärmi.

Nad kohandasid manustamissüsteemi, mille oli imetajate rakkude uurimiseks välja töötanud Francis Szoka, Jr., PhD, UCSF biofarmatseutilise keemia professor.

Uus lähenemine jäljendab suuresti strateegiat, mida viirused kasutavad oma DNA sisestamiseks peremeesorganismidesse. Kui viirused kasutavad kahekihilist konformatsiooni, mida tuntakse lipiidide kaksikkihina, et kapseldada nakkav DNA selle teekonnal sihtmärgini, kasutasid UCSF-i teadlased sünteetilisi sfääre, mida nimetatakse liposoomideks, et katta prioonid pärmi viimiseks. Ja kuigi viirused kasutavad kaasproteiine ja retseptoreid, et suunata oma valgupaketid õigetesse peremeesrakkudesse, siis liposoomistrateegias kasutatakse liposoomide ja nende prioonide sidumiseks pärmiga väikest molekuli nimega biotiin.

Lõpuks, nn sulandvalkude viiruse kasutamise asemel peremeesraku membraani läbistamiseks kasutas UCSF-i strateegia alkoholimolekuli kaitsva pärmi rakuseina purustamiseks.

"Üks molekul viib teid sisse ja teine ​​lõhub selle," iseloomustab Weissman oma meeskonna lähenemist.

Kunstliku manustamissüsteemiga suutsid teadlased näidata, et puhtad prioonid võivad pärmirakke nakatades paljuneda lõputult. Töörühm kasutas fluorestseeruvaid valke, et jälgida nakatunud pärmivalkude kuju muutusi, näidates, et puhtad prioonid indutseerisid pärmivalgu agregatsiooni ja omandasid priooni kuju.

Uuring näitas ka, et ühe pärmiliigi prioonid ei saa nakatada teisi liike. Vähem alt pärmseenes hoiab liigibarjäär ära liikidevahelise nakatumise. Arvatakse, et barjäär takistab skreipi ja hullu lehma tõve ülekandumist kariloomadelt inimestele, kuid mõned hiljutised uuringud on leidnud murettekitavaid tõendeid selle kohta, et mõnel juhul võivad veistelt pärinevad prioonid nakatada teisi liike, sealhulgas inimesi.

Esimene autor paberil on Helmut E.Sparrer, PhD, järeldoktor Weissmani laboris. Lipsome strateeg Frank Szoka on samuti kaasautor, nagu ka Alex Santoso, PhD, Weissmani labori järeldoktor. Uurimist toetasid riiklikud terviseinstituutid, programm Searle Scholars, David ja Lucile Packardi sihtasutus ning Euroopa molekulaarbioloogia organisatsioon.

Populaarne teema