Прионные белки не только вызывают неизлечимые нейродегенеративные заболевания вроде коровьего бешенства — они способны помогать выживать в условиях стресса и содействовать эволюционному развитию. Правда, пока благоприятный эффект прионов был показан лишь на дрожжах.
| Прионные нити (синие) в мозгу животного с коровьим бешенством (фото EM Unit, CVL, Weybridge). |
Прионы могут быть не только вредными, но и полезными. К такому парадоксальному выводу пришли исследователи из Института биомедицинских исследований Уайтхеда (США). Напомним, что прионные белки — это обычные белки, перешедшие, так сказать, на тёмную сторону силы. Известно, что все белки имеют уникальную пространственную конформацию. Но некоторые либо сами по себе обладают ещё одной альтернативной конформацией, либо приобретают её в результате мутации. В такой альтернативной конформации молекулы белка слипаются друг с другом, образуя нерастворимые отложения, которые губят клетку. Белок в прионной конформации может проникать в клетки и переводить нормальные белковые молекулы из здоровой конформации в патогенную. Именно этот феномен лежит в основе таких заболеваний, как синдром Крейцфельдта — Якоба и коровье бешенство. По такому же механизму образуются белковые отложения в нейронах при болезнях Альцгеймера, Паркинсона и т. д.
Казалось бы, чего хорошего можно ждать от прионов? Но ещё десять лет назад Сьюзан Линдквист, профессор биологии из Массачусетского технологического института (США), выдвинула теорию, согласно которой прионные белки могут быть весьма полезным приспособлением, помогающим организму справиться со стрессом. Свои исследования г-жа Линдквист проводила на дрожжах, и это стало главной мишенью для критики: скептики полагали, что авторы работы видели лабораторный артефакт, а природе никакой пользы от прионов ждать не приходится. И вот теперь коллектив из Института Уайтхеда под руководством Сьюзан Линдквист публикует в Nature статью, в которой демонстрирует положительные качества прионов уже на примере самых что ни на есть «диких» штаммов дрожжей.
Предыдущие исследования показали, что один из дрожжевых прионов, белок PSI+, работает антитормозом для рибосом. Рибосомы синтезируют на мРНК полипептидную цепь и останавливаются, когда достигнут терминирующего сигнала, который тоже «прописан» в мРНК. В норме PSI+ помогает рибосоме остановиться на этом стоп-сигнале. Но слипшиеся прионные молекулы PSI+ перестают выполнять свою функцию, так что рибосома проезжает обычный стоп-сигнал и привешивает к синтезируемому белку дополнительные аминокислоты. Такой довесок меняет свойства белка, и порой в весьма выгодном для клетки направлении.
Исследователи проанализировали 700 штаммов дрожжей, в 255 были найдены прионные белки. В 40% случаев появление прионов было благоприятно для клеток: они получали возможность жить в закисленной среде, в присутствии антигрибковых препаратов и при повышенном содержании этанола. Разумеется, были и отрицательные эффекты: пагубного влияния прионов на физиологию клетки никто не отменял. По словам учёных, в норме появление прионного белка случается в одной клетке из миллиона, и если его деятельность ни к чему хорошему не ведёт, то клетки с прионом гибнут и мутация вымывается из популяции. Но если популяция находится в стрессовых условиях, прионы возникают чаще, и прионная мутация закрепляется в поколениях.
Так или иначе, исследователям удалось показать, что и в природных, не лабораторных условиях ситуация с прионами на так однозначна, как может показаться. Очевидно, что для дрожжей эти опасные белки могут быть большим эволюционным подспорьем, помогая клеткам грибов преодолевать довольно жёсткие стрессы. Остаётся вопрос, не выполняют ли прионы похожие функции и в других организмах? Не может ли быть так, что и коровье бешенство, и болезнь Альцгеймера — всего лишь издержки какой-то важной физиологической адаптации, основанной на прионных белках?
Подготовлено по материалам Института биомедицинских исследований Уайтхеда.
{mossh}
Прионные белки не только вызывают неизлечимые нейродегенеративные заболевания вроде коровьего бешенства — они способны помогать выживать в условиях стресса и содействовать эволюционному развитию. Правда, пока благоприятный эффект прионов был показан лишь на дрожжах.
| Прионные нити (синие) в мозгу животного с коровьим бешенством (фото EM Unit, CVL, Weybridge). |
Прионы могут быть не только вредными, но и полезными. К такому парадоксальному выводу пришли исследователи из Института биомедицинских исследований Уайтхеда (США). Напомним, что прионные белки — это обычные белки, перешедшие, так сказать, на тёмную сторону силы. Известно, что все белки имеют уникальную пространственную конформацию. Но некоторые либо сами по себе обладают ещё одной альтернативной конформацией, либо приобретают её в результате мутации. В такой альтернативной конформации молекулы белка слипаются друг с другом, образуя нерастворимые отложения, которые губят клетку. Белок в прионной конформации может проникать в клетки и переводить нормальные белковые молекулы из здоровой конформации в патогенную. Именно этот феномен лежит в основе таких заболеваний, как синдром Крейцфельдта — Якоба и коровье бешенство. По такому же механизму образуются белковые отложения в нейронах при болезнях Альцгеймера, Паркинсона и т. д.
Казалось бы, чего хорошего можно ждать от прионов? Но ещё десять лет назад Сьюзан Линдквист, профессор биологии из Массачусетского технологического института (США), выдвинула теорию, согласно которой прионные белки могут быть весьма полезным приспособлением, помогающим организму справиться со стрессом. Свои исследования г-жа Линдквист проводила на дрожжах, и это стало главной мишенью для критики: скептики полагали, что авторы работы видели лабораторный артефакт, а природе никакой пользы от прионов ждать не приходится. И вот теперь коллектив из Института Уайтхеда под руководством Сьюзан Линдквист публикует в Nature статью, в которой демонстрирует положительные качества прионов уже на примере самых что ни на есть «диких» штаммов дрожжей.
Предыдущие исследования показали, что один из дрожжевых прионов, белок PSI+, работает антитормозом для рибосом. Рибосомы синтезируют на мРНК полипептидную цепь и останавливаются, когда достигнут терминирующего сигнала, который тоже «прописан» в мРНК. В норме PSI+ помогает рибосоме остановиться на этом стоп-сигнале. Но слипшиеся прионные молекулы PSI+ перестают выполнять свою функцию, так что рибосома проезжает обычный стоп-сигнал и привешивает к синтезируемому белку дополнительные аминокислоты. Такой довесок меняет свойства белка, и порой в весьма выгодном для клетки направлении.
Исследователи проанализировали 700 штаммов дрожжей, в 255 были найдены прионные белки. В 40% случаев появление прионов было благоприятно для клеток: они получали возможность жить в закисленной среде, в присутствии антигрибковых препаратов и при повышенном содержании этанола. Разумеется, были и отрицательные эффекты: пагубного влияния прионов на физиологию клетки никто не отменял. По словам учёных, в норме появление прионного белка случается в одной клетке из миллиона, и если его деятельность ни к чему хорошему не ведёт, то клетки с прионом гибнут и мутация вымывается из популяции. Но если популяция находится в стрессовых условиях, прионы возникают чаще, и прионная мутация закрепляется в поколениях.
Так или иначе, исследователям удалось показать, что и в природных, не лабораторных условиях ситуация с прионами на так однозначна, как может показаться. Очевидно, что для дрожжей эти опасные белки могут быть большим эволюционным подспорьем, помогая клеткам грибов преодолевать довольно жёсткие стрессы. Остаётся вопрос, не выполняют ли прионы похожие функции и в других организмах? Не может ли быть так, что и коровье бешенство, и болезнь Альцгеймера — всего лишь издержки какой-то важной физиологической адаптации, основанной на прионных белках?
Подготовлено по материалам Института биомедицинских исследований Уайтхеда.
{mossh}
