Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Priony – nie takie straszne jak je malują?
Priony – nie takie straszne jak je malują?
Najnowsze doniesienia wskazują, że białka prionowe kojarzące się głównie z chorobą szalonych krów i zmianami neurodegeneracyjnymi odpowiadają za powstawanie tzw. długotrwałych wspomnień. Badania na drożdżach, ślimakach morskich, muszkach owocowych i myszach prowadzą do analogicznych wniosków: pobudzone impulsami nerwowymi komórki stymulują produkcję i zmiany konformacyjne białek, które tworząc łańcuchy powodują ‘trwałe połączenia synaps’ warunkujące pamięć długoterminową.

 

Priony – termin, o którym zrobiło się głośno od czasów tzw. choroby szalonych krów. Nazwa ta pochodzi jednak od angielskiego proteinaceous infectious particle i oznacza tyle co białkowe cząsteczki zakaźne. Białka z których wywodzą się priony występują naturalnie w każdym organizmie i są całkowicie niegroźne. Dopiero zmiana ich konformacji powoduje przekształcenie w prionowe białka infekcyjne. Priony występują w postaci monomerów zbudowanych z dwóch części – tzw. zakładki A i gniazda B. W normalnej wersji białko tworzy strukturę, w obrębie której zakładka A umiejscawia się w swoim gnieździe B. Białko z mutacją punktową w obrębie materiału genetycznego zmienia jednak swoją konformację lokując zakładkę A w gnieździe B sąsiada. W ten sposób dochodzi do ‘efektu domino’ skutkującego powstawaniem łańcuchów białek o zmienionej strukturze przestrzennej. Utworzone w ten sposób złogi białkowe są toksyczne dla komórki w obrębie której powstają i powodują jej śmierć.

 

Skoro jednak cząsteczki te występują powszechnie we wszystkich organizmach zaczęto zastanawiać się nad ich rolą biologiczną. Naukowcy nie wierzyli bowiem, że istnieje białko, którego jedyną funkcją jest toksyczność wynikająca ze zmiany konformacji. Okazuje się, że białka o normalnej konformacji biorą udział w stabilizowaniu synaps odpowiedzialnych za długoterminowe wspomnienia. Cząsteczi te oczywiście nie są zakaźne, a wielu naukowców nazywa je ‘podobnymi do prionów’ (ang. prion like), aby uniknąć nieporozumień. Dopóki zatem nie dojdzie do zmian konformacyjnych działanie białek prionowych na poziomie molekularnym jest ściśle kontrolowane przez komórkę i są one ‘włączane’ jeżeli potrzebna jest stabilizacja nowych połączeń warunkujących pamięć długotrwałą.

 

Aby zachować długotrwałe wspomnienia w szczelinie międzysynaptycznej muszą być wytwarzane różnorakie białka. Podczas gdy komórka może posiadać wiele synaps to synteza białek ‘podtrzymujących połączenia’ zachodzi tylko w obrębie tych, które zostały w tym celu specjalnie aktywowane. Badania prowadzone w 2003 roku na morskim ślimaku z rodzaju Aplysia wykazały, że jednym z  tych białek jest CPEB (ang. cytoplasmic polyadenylation element binding protein), które działa jak priony – raz zapoczątkowana reakcja tworzenia łańcucha napędza się dalej sama. Tym samym przewodzenie impulsów przez określone synapsy może się utrzymywać praktycznie przez całe życie.

 

Nadal nie było jednak wiadomo jak dochodzi do inicjacji szeregu zmian konformacyjnych białek podobnych do prionów oraz dlaczego mają one miejsce tylko w obrębie niektórych przestrzeni międzysynaptycznych. Odpowiedź przyniosły ostatnio opublikowane badania na muszkach owocowych i ich zwyczajach godowych. Testowano bowiem pamięć samców dotyczącą reakcji samic na zaloty. Samce posiadające ‘normalną’ wersję białka Orb2, będącego odpowiednikiem ludzkiego CPEB, zapamiętują które samice odrzuciły ich zaloty i ponownie nie próbują ich do siebie przekonać. Owady ze zmutowanym genem orb2  kodującym niefunkcjonalne białko, które nie może działać jak prion, zdają się nie pamiętać reakcji samic i nawet jeżeli były one wyraźnie niechętne to samce po kilku dniach ponawiają próby.

 

Naukowcy odkryli również jak uruchamiana jest ‘maszyneria pamięci długotrwałej’ u muszek owocowych. Obszar neuronalny muszek bogaty jest w białko Orb2B o strukturze umożliwiającej mu zmianę konformacji. Zmiana te nie może jednak nastąpić bez związania białka Orb2A, które kontrolowane jest przez szereg dodatkowych procesów. Przede wszystkim wiązane jest ono przez białko TOB, dzięki któremu dochodzi do stabilizacji niezmienionej struktury Orb2A w komórce. Dodatkowo, aby rozpocząć reakcję tworzenia łańcuchów, białko Orb2A musi ulec fosforylacji za którą odpowiada kinaza Lim. Kinaza ta jest aktywowana wyłącznie gdy do komórki dociera odpowiednio silny impuls nerwowy. Aktywacja szlaku prowadzącego do ‘działalności prionowej’ białka Orb2B wyzwalana jest zatem w ściśle określonej synapsie i w określonym czasie. Naukowcy twierdzą, że taki mechanizm wyjaśnia fakt, że niektóre wspomnienia pozostają na całe życie, podczas gdy niektóre znikają już po kilku dniach.

 

Badania dotyczące neurologicznie znaczącej roli białek podobnych do prionów są nadal na etapie drożdży, ślimaków morskich, muszek owocowych i myszy. Rozbieżność gatunkowa tych modeli potwierdzająca konserwatywność procesów tworzenia trwałych wspomnień wskazuje, że również u człowieka proces ten może przebiegać analogicznie, a kluczową rolę może odgrywać białko CPEB. Naukowcy nie zmniejszają wysiłków w dalszym odkrywaniu znaczenia białek powodujących choroby prionowe dla naturalnej fizjologii i stawiają coraz to nowsze pytania dotyczące sposobów regulacji tych procesów.

 

Analizując omówione doniesienia pojawia się jednak jedno bardzo nurtujące pytanie: skoro za długotrwałe wspomnienia odpowiada samonapędzająca się kaskada tworzenia łańcuchów białkowych, to w jaki sposób dochodzi do utraty niektórych z nich? Jak to się dzieje, że po latach zapominamy – czy dochodzi do zatrzymania tej reakcji łańcuchowej, a jeżeli tak to w jaki sposób się to dzieje?

KOMENTARZE
news

<Listopad 2019>

pnwtśrczptsbnd
28
30
31
1
2
3
4
7
MEDmeetsTECH
2019-11-07 do 2019-11-07
9
40. Kongres i Targi LNE
2019-11-09 do 2019-11-10
10
11
15
16
17
22
23
24
27
28
Warsaw FOODHATON 2019
2019-11-28 do 2019-11-28
29
30
1
Newsletter