Диссертация (1144700), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Окончательные доказательства постулата, согласно которомуинфекционнымагентомявляетсяисключительносамовоспроизводящаясяаномальная форма белкаPrPSc, были получены относительно недавно – в 2010-мгоду в лаборатории И. Баскакова. Полученные in vitro фибриллы полноразмерногобелка PrP интрацеребрально инокулировали сирийским хомячкам, что приводилок развитию инфекционной губчатой энцефалопатии [Makarava et al., 2010].Множество работ посвящено исследованию функций белка PrP. Мыши сделецией гена Prnp, как правило, не претерпевают видимых физиологическихизменений [Bueler et al., 1992], за исключением линии с нарушением режима «сон- бодрствование», что указывает на возможную роль белка PrPC в регуляциициркадных ритмов [Tobler et al., 1996].
PrP выявлен в разнообразных тканях иорганах:поджелудочнойжелезе,почках,сердце,мышцах,вторичныхлимфоидных органах, а также, в центральной и периферической нервной системе,что может указывать на многообразие его функций [по: Aguzzi et al., 2008]. Так,PrP участвует в регуляции Т-клеточного иммунного ответа, выполняет функциинейропротектора, связан с регуляцией апоптоза, участвует в сигнальнойтрансдукции и синаптической передаче, связывает ионы меди и другихдвухвалентных металлов и является антиоксидантом, взаимодействует смолекулами клеточной адгезии [по: Heikenwalder et al., 2007; по: Vana et al., 2007;по: Aguzzi et al., 2008]. В ряде работ показано, что PrP участвует в формировании40миелиновых оболочек нервных волокон [Radovanovic et al., 2005; Bremer et al.,2010].В 2009-м году были опубликованы данные, согласно которым PrPC,заякоренный на мембране нейронов, является рецептором для олигомеровпептида Aβ, вызывающих болезнь Альцгеймера [Lauren et al., 2009].
Более того,оказалось, что PrPC универсальный рецептор для самых разнообразныхпатологических амилоидных олигомеров [Resenberger et al., 2011]. Подробнеевзаимодействие PrP и пептида Aβ будет рассмотрено в разделе1.5.«Взаимодействия прионов и амилоидов и влияние амилоидогенеза на регуляциюпротеомных сетей». Функциональная значимость такого рода взаимодействийпока остаѐтся непонятной. Возможно, связывание различных патологическихамилоидов с PrPC, а также c никотиновым и глютаматным рецепторами, приводитк запуску апоптоза.Экспериментально доказано существование различных конформационныхвариантов PrPSc, которые могут отличаться друг от друга инфекционностью,повреждать разные участки мозга, влиять на длительность инкубационногопериода и клинические проявления болезни [по: Prusiner, 2001].
В экспериментахна модельных животных [по: Morales et al., 2007], а также in vitro [Castilla et al.,2005], показано, что при передаче от организма к организму прион не меняетсвоих свойств. Это означает, что если заражать лабораторных животных разнымивариантами PrPSc, то при развитии болезни у них будет обнаружен именно тотвариант приона, которым их заразили [Telling et al., 1996].1.4.1.2.Альфа -синуклеинБолезнь Паркинсона – нейродегенеративное заболевание, связанное сгибелью нейронов, вырабатывающих дофамин в субстанции «нигра» (чѐрноетело), а также в других отделах ЦНС.
Недостаток дофамина провоцируетактивацию коры головного мозга [по: Goedert et al., 2012]. Основные симптомы41данного заболевания – тремор, мышечная ригидность, замедленность движений инеспособность удерживать равновесие при изменении позы. Первые симптомыпроявляются только когда в «чѐрной субстанции» остаѐтся не более 30 – 40%нейронов [по: Goedert et al., 2012]. Характерная особенность болезни Паркинсона– наличие в нейронах «чѐрного тела» и других зон головного мозгапатологических включений – телец Леви, основным компонентов которыхявляются агрегаты белка альфа-синуклеина [Polymeropoulos et al., 1997;Poulopoulos et al., 2012].
Мутации, способствующие олигомеризации альфасинуклеина, вызывают предрасположенность к болезни Паркинсона [по: Goedertet al., 2012]. Высокую нейротоксичность демонстрируют не крупные агрегаты, аолигомеры этого белка. Есть основания полагать, что формирование телец Леви –это защитная реакция нейрона, который капсулирует токсичные агрегаты альфасинуклеина.Вэкспериментахсиммортализованнойкультуройклеток,сверхпродуцирующих альфа-синуклеин, показана передача олигомеров этогобелка из клетки в клетку [Emanuele et al., 2015]. Амилоидные фибриллы альфасинуклеина, полученные in vitro, и гомогенат мозга модельных животных,содержащих соответствующие агрегаты, при инъекции в мозг мышам дикоготипа, индуцируют амилоидогенез и нейродегенерацию [Luk et al., 2012; MasudaSuzukake et al., 2013].
В отличие от частиц PrPSc, прионные фибриллы белка synuclein, вероятно, не передаются естественным путѐм и не могут вызыватьэпидемии. Вместе с тем, сам факт инфекционной передачи в результате инъекциии размножения агрегатов этого белка не вызывает сомнения.1.4.1.2.Белок tauБелок tau играет важную роль в стабилизации структуры микротрубочек внейронах [Weingarten et al., 1975].
В результате процессинга образуется шестьизоформэтогобелка.гиперфосфорилированногоВнутриклеточныеtauявляютсяамилоидныемаркѐромцелогоагрегатыряданейродегенеративных заболеваний [по: Iqbal et al., 2009]. В случае некоторых42заболеваний, таких как болезнь Альцреймера и синдром Дауна, помимо tauвыявляются амилоидные агрегаты и других белков.
В экспериментах скультурами клеток было установлено, что агрегаты tau могут транспортироватьсяиз клетки в клетку [Medina et al., 2014]. Более того, относительно недавно былиполучены свидетельства инфекционных свойств олигомеров tau. Олигомеры этогобелка, выделенные из мозга человека, умершего от болезни Альцгеймера,инъецировали в мозг мышам дикого типа, что индуцировало возникновениеагрегатов tau в различных областях мозга мыши и вызывало нарушение памяти[Lasagna-Reeves et al., 2012]. Эти результаты позволяют полагать, что олигомерыtau обладают инфекционностью, т.е. демонстрируют прионные свойства.Передача инфекции от одного организма другому естественным путѐм дляолигомеров tau, как и для прионных агрегатов альфа-синуклеина, пока непоказана.1.4.2. Прионы низших эукариотСущественный прогресс в понимании феномена прионизации былдостигнут благодаря открытию прионов дрожжей Saccharomyces cerevisiae.
В1994годуРидВикнервыдвинулгипотезу,согласнокоторойдвацитоплазматически наследуемых нехромосомных детерминанта [PSI+] и [URE3]являются дрожжевыми прионами [Wickner, 1994]. Неменделевски наследуемыедетерминанты [PSI+] и [URE3] были выявлены и генетически охарактеризованыболее 40 лет назад [Cox, 1965; Lacroute, 1971], однако их физическая природадолгоевремяоставаласьзагадкой.Происхождениеобоихупомянутыхдетерминантов было успешно объяснено в рамках прионной модели, согласнокоторой [PSI+] и [URE3] представляют собой прионные изоформы белков Sup35 иUre2 [Wickner, 1994].
Sup35 выполняет функцию фактора терминации трансляции[Zhouravleva et al., 1995; Stansfield et al., 1995], Ure2 является негативнымрегулятором азотного метаболизма [Lacroute, 1971]. К настоящему времени удрожжей выявлено девять прионных факторов, у которых идентифицированыбелки-детерминанты. Помимо [PSI+] и [URE3], в их число входят [PIN+] [Derkatch43et al., 1997, 2001], [ISP+] [Rogoza et al., 2010], [SWI+] [Du et al., 2008], [MOT3+][Alberti et al., 2009], [OCT+] [Patel et al., 2009], [MOD+] [Suzuki et al., 2012], [Het-S][Coustou et al., 1997] и [β] [Roberts and Wickner, 2003] (см.
табл. 3).Таблица 3. Прионы грибов[Прион] (белок и егофункции)СтруктурныйгенВидСсылки[PSI+]; (Sup35, фактортерминации трансляции)SUP35*S. cerevisiaeCox, 1965;Wickner, 1994[URE3]; (Ure2, усвоениеуреидосукцината)URE2S. cerevisiaeWickner, 1994[PIN+]; (Rnq1, инициация RNQ1[PSI])S. cerevisiaeDerkatch et al.,2001[Het-s]; (HET-s, факторнесовместимости)HET-sPodosporaanserinaCoustou et al.,1997[ISP+];SFP1S. cerevisiaeRogoza2010[SWI+]; (Swi1, регуляцияструктуры хроматина)SWI1S. cerevisiaeDu et al., 2008[OCT+]; (Cyc8,транскрипционныйрегулятор)CYC8S. cerevisiaePatel et al., 2009[MOT3]; (Mot3,транскрипционныйрегулятор)MOT3S. cerevisiaeAlberti2009etal.,S. cerevisiaeSuzuki2012etal.,S.
cerevisiaeRobertsandWickner, 2003(Isp1, транскрипционныйрегулятор)[MOD+]; (Mod5,транскрипционныйрегулятор)MOD5[β] (протеаза B)YEL060Cetal.,Есть основания полагать, что все эти белки, за исключением Het-s, Sfp1 ипротеазы B (детерминант приона [β]), в прионной форме образуют амилоидные44агрегаты. Показано также, что Q/N обогащѐнные последовательности белка New1и ещѐ 18 дрожжевых белков также демонстрируют прионные свойства[Osherovich and Weissman 2001; Alberti et al., 2009].
Вместе с тем, это отнюдь неозначает, что полноразмерные белки, содержащие эти последовательности,способны прионизоваться. Совсем недавно была опубликована статья, авторыкоторой утверждают, что белки Tia1 и Pub1 также способны прионизоваться [Li etal., 2014]. Мы позволим себе не согласиться с этим утверждением, поскольку оноосновано лишь на данных об агрегации белков Tia1 и Pub1 при сверхпродукции.Авторы не показали ни наличие альтернативной изоформы при нормальномуровне продукции этих белков, ни инфекционности, ни наследования прионныхсвойств.1.4.2.1.Фактор [URE3]Фактор [URE3] представляет собой прионную форму белка Ure2 - продуктагена URE2 [Wickner, 1994; Wickner et al., 2004].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
