Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Badacze z Uniwersytetu Teksańskiego wytworzyli, używając bardzo prostych technik, nowe szczepy prionów. Jak twierdzą, wytworzone przez nich patogeny wywołują u zwierząt laboratoryjnych objawy całkowicie inne od tych powodowanych przez jakikolwiek znany szczep tych chorobotwórczych cząsteczek.

Priony to niezwykła grupa czynników chorobotwórczych. Są zbudowane w stu procentach z białka, co czyni je jedynymi cząsteczkami chorobotwórczymi niezawierającymi kwasu nukleinowego (RNA lub DNA). Co więcej, powstają z własnych protein organizmu - od swojego prawidłowego wariantu różnią się jedynie ułożeniem przestrzennym atomów wchodzących w ich skład, czyli konformacją przestrzenną. Po transformacji do formy szkodliwej atakują centralny układ nerwowy, powodując choroby zwane zakaźnymi gąbczastymi zwyrodnieniami mózgu (ang. transmissible spongiform encephalopathies - TSEs).

Dotychczas uważano, że zaburzenia spowodowane przez określony szczep prionów mogą powstawać niemal wyłącznie u przedstawicieli określonego gatunku, a przypadki ich przeniesienia pomiędzy gatunkami są ogromną rzadkością. Badacze z Uniwersytetu Teksańskiego postanowili sprawdzić, czy wymuszenie ominięcia tej bariery jest możliwe w warunkach laboratoryjnych. Zmieszali w tym celu białka pobrane ze zdrowych komórek chomika i wymieszali je z proteinami chorej myszy. Celem eksperymentu było sprawdzenie, czy cząsteczki powstające w wyniku opisanej reakcji będą w stanie spowodować rozwój choroby u chomika. Innymi słowy, badacze chcieli sprawdzić, czy możliwa jest międzygatunkowa infekcja prionowa.

Wymuszamy tutaj pewiem układ, mieszając to wszystko ze sobą, ale to [badanie] sugeruje, że różnorodność możliwych prionów jest naprawdę bardzo duża - tłumaczy najważniejszy wniosek z eksperymentu prof. Claudio Soto, jeden z naukowców biorących udział w eksperymencie. Dodaje: nie powinniśmy być zaskoczeni, jeśli nowe granice zostaną przekroczone i powstaną nowe priony. Istnieje potencjał do rozwoju ogromnej różnorodności nowych prionów zakaźnych, spośród których część może powodować dramatyczne skutki.

Ten sam zespół naukowców udowodnił wcześniej, że możliwe jest przeprowadzenie replikacji białek zakaźnych in vitro, a więc poza organizmem. W tym celu wykorzystano technikę zwaną cykliczną amplifikacją wadliwego składania białek (ang. protein misfolding cyclic amplification - PMCA), polegającą na symulowaniu w przyśpieszonym tempie następujących po sobie etapów potrzebnych do wytworzenia prionów. Dzięki badaniu udowodniono postanowioną wcześniej hipotezę, że priony powstają w wyniku wymuszenia zmiany struktury prawidłowego białka przez jego wadliwy odpowiednik. Tym razem wykazano, że proces ten jest możliwy nawet wtedy, kiedy białka pochodzą z różnych organizmów.

Zdaniem prof. Soto, dokonane odkrycie może mieć istotne zastosowanie w medycynie. Jego zdaniem przeprowadzony eksperyment dowodzi, jak poważnym zagrożeniem są priony: jednym z najbardziej przerażających problemów medycyny w ostatnich dziesięcioleciach było wyłonienie się nowej, śmiertelnej choroby prionowej człowieka - wariantu choroby Creutzfelda-Jakoba [vCJD - przyp. red.], która powstała w wyniku międzygatunkowego przeniesienia gąbczastego zwyrodnienia mózgu [bSE - przyp. red.] od bydła. Nasze odkrycie sugeruje, że liczba możliwych rodzajów prionów nie jest ograniczona do tych obecnie znanych, lecz jest prawdopodobne, że może powstać wiele unikalnych sposobów składania białek powodujących choroby zakaźne. Możliwe, że niektóre z nich mogą powstawać w wyniku transmisji międzygatunkowej.

Wyniki badań zespołu z Teksasu opublikowano w czasopiśme Cell, od lat uznawanym za jedno z najbardziej prestiżowych w świecie nauk biologicznych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści z Instytutu Badawczego Ellen Scripps zidentyfikowali prion TPrP (od ang. toxic PrP), który jako monomer prowadzi do rozmaitych form obumierania neuronów - apoptozy i autofagii - wiązanych do tej pory z toksycznością agregatów białek prionowych, czyli oligomerów. Oznacza to, że jest co najmniej 10-krotnie bardziej śmiercionośny od nich.
      Zmiany związane z działaniem TPrP przypominają te widywane w mózgach zwierząt z BSE (gąbczastą encefalopatią bydła). Jak donosi zespół prof. Corinne Lasmézas, najbardziej toksyczna w warunkach in vivo oraz in vitro forma prionu ma budowę helisy alfa. Co ciekawe, wysoce α-helikalne półprodukty opisano także w przypadku innych amyloidogennych białek, ale ich biologiczne znaczenie nadal pozostaje nieznane.
      Amerykanie uważają, że ich odkrycia nie tylko pozwolą lepiej zrozumieć BSE czy jej ludzki odpowiednik chorobę Creutzfeldta-Jakoba, ale także zbadać możliwość, czy podobne neurotoksyczne białka o nieprawidłowej konformacji nie są zaangażowane w alzheimeryzm czy parkinsonizm.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Priony, które wywołują nieuleczalne na razie choroby neurodegeneracyjne, oddziałują na białka prawidłowe, zmieniając ich konformację. Reakcja łańcuchowa prowadzi do ciągłego przybywania białek o nieprawidłowej budowie. Skąd jednak biorą się pierwsze priony, porównywane przez naukowców z Emory University do jąder kondensacji w chmurach? Amerykanie odkryli właśnie u drożdży proteinę Lsb2, która sprzyja spontanicznemu powstawaniu prionów. Ustalono, że to niestabilne, szybko rozkładające się białko powstaje pod wpływem stresu komórkowego, np. gorąca.
      Agregaty nieprawidłowych białek, które występują w różnych chorobach neurodegeneracyjnych, np. chorobie Azheimera czy pląsawicy Huntingtona, zachowują się w pewnych okolicznościach jak priony, dlatego badania zespołu doktora Keitha Wilkinsona pozwalają zrozumieć, w jaki sposób metody radzenia sobie przez komórki ze stresem mogą prowadzić do gromadzenia się toksycznych protein. Nie ma bezpośredniego ludzkiego homologu Lsb2, ale może istnieć białko spełniające tę samą funkcję – uważa Wilkinson.
      Samo Lsb2 nie tworzy stabilnych prionów, ale wydaje się wiązać z innym białkiem – Sup35 - i sprzyjać jego akumulacji. Dopiero Sup35 tworzy priony. Lsb2 chroni przed maszynerią kontroli jakości wystarczająco dużo nowo powstałych prionów, by kilku udało się przemknąć.
      Badania zespołu z Emory University zostały sfinansowane przez Narodowe Instytuty Zdrowia.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Priony mogą się nagle pojawiać w zdrowej tkance mózgu. Katalizatorem reakcji obserwowanej przez autorów studium z The Scripps Research Institute oraz Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego była powierzchnia stalowych przewodów.
      Wcześniejsze badania pokazały, że priony z łatwością wiążą się z tego typu powierzchniami i niezwykle skutecznie inicjują zakażenie. W najnowszym eksperymencie przewody pokryte niezarażonym homogenatem mózgu także zapoczątkowywały chorobę prionową w hodowli komórkowej, w dodatku myszy mogły się tą drogą zarazić.
      Choroby prionowe, takie jak sporadyczna postać choroby Creutzfeldta-Jakoba (ang. sporadic Creutzfeldt-Jakob disease, sCJD) u ludzi czy atypowa encefalopatia gąbczasta bydła, występują rzadko i losowo. Proponowano, by uznać, że przypadki te stanowią odzwierciedlenie rzadkich spontanicznych aktów powstawania prionów w mózgu. Nasze studium oferuje eksperymentalny dowód na potwierdzenie, że priony rzeczywiście tworzą się spontanicznie, i pokazuje, że zdarzeniom tym sprzyja kontakt ze stalowymi powierzchniami – twierdzi dr Charles Weissmann.
      Priony odkryto w 1982 r. Są to patologicznie uformowane białka, będące jedynymi znanymi czynnikami zakaźnymi niezawierającymi DNA ani RNA. W komórkach ssaków powstaje niegroźne fizjologiczne białko PRPc (od ang. Cellular Prion-Related Protein – komórkowa forma białka związanego z prionami), lecz po zakażeniu prionami następuje jego zmiana w patologiczną postać PRPsc (od ang. Prion-Related Protein - Scrappie form - PRP związane z chorobą scrappie). W końcowych stadiach choroby występują duże agregaty białka o nieprawidłowej konformacji. Towarzyszy temu masywne uszkodzenie komórek i tkanek.
      W amerykańsko-brytyjskim studium wykorzystano test Scrapie Cell Assay autorstwa Weissmanna. Za jego pomocą mierzono możliwości infekcyjne przewodów pokrytych prionami. Ku swojemu zaskoczeniu zespół stwierdził, że zakażenia wystąpiły także w grupie kontrolnej, stykającej się wyłącznie z drutami pokrytymi prawidłowymi mysimi komórkami. Było to tym dziwniejsze, że podczas eksperymentu bardzo rygorystycznie przestrzegano wszelkich wytycznych, by uniknąć skażenia prionami. Weissmann i John Collinge z UCL zauważyli, że kiedy PRPc nałoży się na stalowe przewody i zetknie z hodowlami komórkowymi, niewielka, ale istotna statystycznie część drutów wywoła zakażenie komórek prionami. Po przeniesieniu ich na myszy choroba nadal postępuje.
      Weissmann podkreśla, że istnieje alternatywne wyjaśnienie zaobserwowanego zjawiska. Infekcyjne priony mogą być zawsze obecne w mózgu w stężeniach niewykrywalnych dla konwencjonalnych metod (normalnie są one rozkładane w takim samym tempie, jak powstają). Metalowa powierzchnia koncentrowałaby zaś patologiczne białka, zwiększając skuteczność detekcji.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze ze Szpitala Uniwersyteckiego w Zurychu przeprowadzili eksperymenty na myszach i stwierdzili, że białko prionowe, o którym tak dużo się mówi w kontekście choroby Creutzfeldta-Jakoba, odgrywa ważną rolę w utrzymywaniu w dobrym stanie osłonek mielinowych włókien nerwowych (Nature Neuroscience).
      Szwajcarzy uważają, że brak białka prionowego (PrPC) powoduje choroby obwodowego układu nerwowego. Jeden z ekspertów posunął się nawet do twierdzenia, że białka prionowe w normalnej konformacji pełnią w organizmie wiele istotnych funkcji. Już w ramach wcześniejszych badań sugerowano bowiem, że mogą nas one chronić przed chorobą Alzheimera – do takich wniosków doszedł w 2007 r. prof. Nigel Hooper z Uniwersytetu w Leeds - oraz wiązać się ze zmysłem powonienia.
      Specjaliści ze szpitala w Zurychu wyhodowali myszy ze zmniejszoną ilością PrPC w organizmie. Choć wiadomo, że zwierzęta takie są odporniejsze na pasażowalne encefalopatie gąbczaste, na późniejszych etapach życia występuje u nich wiele anomalii dotyczących obwodowego układu nerwowego oraz otoczek mielinowych włókien nerwowych.
      Szwajcarzy sprawdzali, jak wpłynie usunięcie PrPC na same komórki nerwowe oraz na komórki Schwanna, które tworzą wzdłuż aksonów osłonkę mielinową. Okazało się, że kiedy eliminowano białka prionowe z komórek Schwanna, nic się działo, lecz gdy powtarzano ten sam zabieg na neuronach, prowadziło to do rozkładu mieliny i ich degeneracji.
      Choć odkrycie wydaje się przełomowe, na razie badacze przestrzegają przed pochopnym typowaniem chorób obwodowego układu nerwowego, które można by porównać do modelu mysiego.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Priony - białkowe czynniki zakaźne pozbawione materiału genetycznego w formie DNA lub RNA - mogą podlegać ewolucji i selekcji naturalnej, uważają naukowcy z Scripps Research Institute.
      Choroby prionowe są aktualnie uznawane za nieuleczalne. Ich patogeneza polega na modyfikacji struktury prawidłowego białka neuronów, noszącego nazwę PrPC, poprzez kontakt z jego patologicznie uformowaną odmianą, nazywaną PrPSC. Powstające w tym procesie wadliwe cząsteczki protein mogą niszczyć kolejne cząsteczki PrPC lub tworzyć złogi, których akumulacja prowadzi do obumierania neuronów.
      W internetowej edycji czasopisma Science pojawiła się przedwczoraj (tzn. w Nowy Rok) publikacja rzucająca nowe światło na choroby prionowe. Jej autorzy, kierowani przez dr. Charlesa Weissmanna, udowadniają po raz pierwszy w historii możliwość zajścia u prionów procesu ewolucji, niespotykanego wcześniej u białkowych form zakaźnych.
      Pierwszy etap eksperymentu polegał na przeniesieniu prionów z mózgów do komórek hodowanych in vitro. Jak się okazało, po pewnym czasie populacja patologicznych białek szybko zmieniła swoją strukturę i została zdominowana przez formę PrPSC dostosowaną do rozwoju w hodowli komórkowej.
      Po przeszczepieniu patologicznego białka z powrotem do mózgów sytuacja odwróciła się, a większość w populacji znów zaczęły stanowić priony zoptymalizowane do wzrostu in vivo.
      W dalszej części doświadczenia ponownie pobrano priony z mózgów i umieszczono je w hodowli komórek nerwowych. Tym razem jednak, po osiągnięciu dominacji przez "hodowlaną" formę PrPSC, do pożywki dodano swainsoninę - substancję występującą u niektórych roślin i grzybów, znaną ze swojej zdolności do spowalniania rozwoju infekcji prionowej.
      Efektem interwencji było szybkie wytworzenie formy prionu opornej na działanie tego środka. Po dodaniu pożywki niezawierającej swainsoniny ponownie stwierdzono wzrost odsetka prionów wrażliwych na lek.
      Praca opublikowana przez zespół dr. Weissmanna jest pierwszym dowodem na istnienie selekcji naturalnej oraz ewolucji wśród prionów. Dokonane odkrycie może oznaczać, że próby leczenia chorób prionowych powinny skupiać się nie na zmieniających się nieustannie formach PrPSC, lecz na PrPC, zachowującej wysoką jednorodność dzięki niezmiennemu "przepisowi" na to białko zapisanemu w genach.
×
×
  • Create New...