Prionen: Was wissen wir über Eichhörnchen, die töten
Protein - der Hauptbaustoff des Körpers und eine konstante Komponente einer gesunden Ernährung. Obwohl Eichhörnchen die Forscher schon immer beunruhigt haben, hat sich die Aufmerksamkeit der letzteren inzwischen auf eine spezielle Spezies, die Prionen, verlagert. Im Internet nennen sie einfach nicht: "idealer Killer", "Schlüssel zur Unsterblichkeit" und sogar "Zombie-Molekül". Die wissenschaftliche Gemeinschaft rätselt, wie man Proteine verwendet, die das Gehirn schnell und unweigerlich zum Wohl der Menschheit zerstören können. Wir beschlossen, herauszufinden, was Prionen sind, und fragten die Experten, welche Killerproteine möglicherweise für den Menschen nützlich sein könnten.
Warum über sie reden?
Prionen begannen zu studieren, weil sie die Ursache seltener, aber sehr gefährlicher Erkrankungen von Mensch und Tier waren. Darunter befinden sich die sogenannte Rinderwahnsinnskrankheit, der Pruritus von Schafen und zum Beispiel die tödliche familiäre Insomnie, bei der eine Person praktisch aufhört zu schlafen und innerhalb von 12 bis 18 Monaten vor dem Hintergrund einer fortschreitenden Demenz stirbt. Ein weiteres Beispiel für eine Prion-Krankheit ist die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit, die innerhalb von sechs Monaten oder einem Jahr nach Auftreten der ersten Symptome zum Tod führt. Die Krankheit befällt das Gehirn, daher entwickeln sich Störungen des Gedächtnisses und der Aufmerksamkeit und dann eine Störung der Koordination und der Krämpfe. Letzteres ist in der Liste der gefährlichsten Krankheiten der Welt enthalten, weil die Ärzte einfach nicht wissen, was sie damit anfangen sollen. Alles begann mit der mysteriösen Krankheit der Kuru in Papua-Neuguinea, die keine vernünftige Erklärung zu haben schien.
Wie finde ich sie?
Die Geschichte der Entdeckung von Prionen greift einen Abenteuerfilm mit Elementen der Fiktion auf: Es scheint, dass es gesünder sein könnte, als auf einer wunderschönen Insel mitten im Meer zu leben, zum Beispiel in Neuguinea? Aber einst brach bei den Menschen in Fora eine Krankheit unbekannter Art zusammen, die sich durch ein sehr starkes Schütteln äußerte, das eine Person daran hinderte, zuerst zu gehen, dann zu stehen und zu sitzen. Am Ende konnte der Kranke nur lügen und zittern. Es folgte eine Lähmung, gefolgt vom Tod. Für ungewöhnliche klinische Manifestationen bezeichneten die Einheimischen die Krankheit kuru (übersetzt als "Zittern"). Ein Kinderarzt und Virologe Carlton Gaiduszek ging nach Neuguinea, um Infektionskrankheiten zu untersuchen, darunter auch die mysteriöse Henne. Er tat alles: 1976 erhielt Gaidušek den Nobelpreis "für seine Entdeckungen bezüglich neuer Mechanismen der Entstehung und Ausbreitung von Infektionskrankheiten" und teilte ihn mit Baruch Blumberg, der das Hepatitis-B-Virus entdeckte.
Gaidushek entdeckte jedoch nicht die richtigen Prionen - er schlug nur vor, dass das Virus ein "pathogenes Teilchen" hervorruft, das unter dem Mikroskop nicht sichtbar ist. Zu diesem Zweck musste der Wissenschaftler lange Zeit auf der Insel verbringen, einige hundert tote Vertreter der Behinderung aufdecken und sogar seine Organe (besonders Gaidushek interessierte sich für das Gehirn, das bei Patienten eine schwammige Struktur erlangt hatte) zu seinen Kollegen aus verschiedenen Ländern schicken. Der rituelle Kannibalismus wurde zur Ursache der Epidemie unter den Fore-Leuten: Er wurde auch nach dem offiziellen Verbot der Behörden praktiziert. Die Motive sind prosaisch: Faure glaubte, dass sein Verstand, seine Fähigkeiten oder Talente zusammen mit dem Essen eines toten Menschen auf sie übergehen würden.
Worum geht es?
Zunächst dachten Wissenschaftler, sie hätten ein neues Virus oder ein Viruspartikel gefunden. Prionen sind Viren tatsächlich insofern ähnlich, als sie keine zelluläre Struktur haben, dh sie bestehen im Gegensatz zu Bakterien nicht aus Zellen. Das Virus ist eine Nukleinsäure, dh DNA oder RNA, in der Proteinhülle. Als Prionen jedoch durch die Zerstörung dieser Säuren beeinträchtigt wurden, blieben die gefährlichen infektiösen Eigenschaften erhalten. Allmählich wurde der Schluss gezogen, dass ein Prion nur ein Protein mit einer ungewöhnlichen Struktur ist. Alle Proteinmoleküle haben eine bestimmte dreidimensionale Konfiguration - wenn sie stark vereinfacht ist, wird die Aminosäurekette so in den Raum gelegt. In Prionen ist diese Struktur also anormal; Überraschenderweise ist es diese Konfigurationsanomalie, die den Prion bei der "üblichen" chemischen Zusammensetzung tödlich macht.
Wie wird normales Protein anormal?
Der Name der Eichhörnchen, die gegen den Mann arbeiten, wurde vom amerikanischen Arzt Stanley Prusiner gegeben. Er kombinierte die Wörter Protein (Protein) und Infektion (Infektion), erhielt "Prionen", identifizierte sie als die neueste Art von biologischen Krankheitserregern und beschrieb erstmals das Prinzip ihrer Wirkung. 1997 erhielt er den Nobelpreis für seine Arbeit. Prusiner entdeckte auch ein Prion erzeugendes Protein - es wurde Prion Protein PrP genannt. Das Interessanteste ist, dass das PrP-Kodierungsgen im zwanzigsten menschlichen Chromosom enthalten ist - das heißt, es liegt in der DNA eines jeden von uns. Die Chance der Umwandlung in ein Prion ist jedoch gering, und die meisten Menschen leben ruhig ohne das Risiko von Prionenerkrankungen. Ein einziger Fehler in der Proteinsynthese kann jedoch normale PrPC in abnormes PrP Sc umwandeln.
Wie Valery Ilyinsky, Genetiker und CEO von Genotek, erklärt, sind Prionen gewöhnliche Proteine, die eine ungewöhnliche Struktur erworben haben. Auf diese Weise können sie die Struktur ähnlicher Proteine verändern und auch in Prionen verwandeln, d. H. Ein Vorgang, der der Infektion ähnelt. Um die Krankheit zu beginnen, ist die Manifestation des ersten geschädigten Proteins notwendig - dies kann entweder als Folge eines spontanen Fehlers während seiner Synthese oder nach einem Prion von außen von einer anderen Person oder einem anderen Tier auftreten. Und dann beginnt die Kettenreaktion.
Rustam Ziganshin, Ph.D. in Chemie, stellt fest, dass die Ursache und der Mechanismus für die Umwandlung der „normalen“ Form von Prionprotein in gefährlich heute sehr wenig verstanden werden. In In-vitro-Experimenten (in vitro) sind für diese Transformation verschiedene zusätzliche Faktoren erforderlich. Zur gleichen Zeit entwickelten sich im Tierversuch Prionenerkrankungen, als das "normale" Prionprotein in Mäuse injiziert wurde, denen das Gen, das es programmiert, völlig fehlt. Es ist nicht klar, warum er in diesem Fall "aggressiv" wurde.
Ewige Jugend oder unvermeidlicher Tod
Nun sprechen sie darüber, dass zum Beispiel die Alzheimer-Krankheit oder die Parkinson-Krankheit mit dem Prionenmechanismus in Verbindung gebracht werden kann. Wenn ja, dann können wir erwarten, dass neue Methoden zur Behandlung oder Vorbeugung dieser schweren Krankheiten auftauchen. Interessanterweise sind Prionen hinsichtlich Wirkungsmechanismus und Hefeproteinen ähnlich - es ist durchaus möglich, dass Hefe bei der Untersuchung dieser fremden Moleküle hilfreich ist. Es wird auch darüber geredet, was Prionen bei der Heilung verschiedener bösartiger Tumore oder HIV-Infektionen helfen können, und tatsächlich werden sie zu einem "philosophischen Stein", der die Menschheit zum ewigen Leben oder zur ewigen Jugend führen wird. Diese Aussagen sind jedoch unbegründet.
Rustam Ziganshin erklärt, dass wie bei jeder Forschung auf dem Gebiet der Biologie die Untersuchung von Prionproteinen die Grenzen unseres Lebenswissens erweitert. Aus praktischer Sicht können die Ergebnisse helfen zu verstehen, wie sich eine Reihe gefährlicher, aber unheilbarer Krankheiten entwickelt. Vielleicht bekommen wir ein Werkzeug, um mit ihnen umzugehen. Wenn Sie verstehen, wie sich normales Protein als anomal erweist, und lernen Sie, wie Sie diesen Prozess steuern können, dann werden wir vielleicht in der Lage sein, es in die entgegengesetzte Richtung zu beginnen - das heißt, pathologische Proteine in gesunde Proteine umzuwandeln und mit ihnen Gesundheit in Gewebe und Organe zu bringen.
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