Раскрыт механизм передачи прионных инфекций от одного биологического вида к другому

Ученые из США определили структуру белковых фибрилл, связанных с наследственной формой прионной болезни человека. По их словам, это объясняет механизм ограниченной межвидовой передачи прионов.

Прионные болезни, они же трансмиссивные губчатые энцефалопатии, представляют собой группу инфекционных заболеваний, сопровождающихся нейродегенерацией. Эти смертельные болезни уникальны: их возбудитель — даже не вирус, а всего лишь белок аномальной формы.

По словам авторов новой работы, этот неправильный белок собирается в длинные фибриллы, которые распространяются и действуют как матрица — или «семена» — которые связываются с нормальным белком и вынуждают его менять форму на патогенную аномальную. В то время как белки аномальной конформации могут легко выступать в качестве матриц для преобразования нормальных белков в рамках одного и того же вида, считается, что из-за видозависимых различий в аминокислотных последовательностях их активность ограничена.

Ранее эти же ученые разработали модель с использованием укороченной формы прионных белков, которая позволила им изучить механизмы распространения прионов, в том числе феномена трансмиссивности (диссеминации) in vitro. Но полному пониманию этих механизмов препятствовало отсутствие информации о структуре инфекционных фибрилл, образованных этими белками. Авторы нового исследования преодолели это фундаментальное ограничение с помощью метода криоэлектронной микроскопии, при котором изображения собираются при очень низкой температуре.

Проанализировав на компьютере тысячи изображений фибрилл, образованных модельными прионными белками человека и мыши, они определили архитектуру этих структур, добившись разрешения, близкого к отдельным атомам. Понимание структуры позволило исследователям объяснить, почему между некоторыми видами существуют барьеры для передачи прионов, в то время как между другими видами этих барьеров не наблюдается.

«Похоже, что барьеры — или их отсутствие — полностью продиктованы способностью белка одного вида принимать структуру семян прионных фибрилл другого вида. Это, в свою очередь, зависит от различий в положениях ключевых аминокислот, определяющих структуру белка», — отмечают авторы.

Несмотря на то, что их исследования проводились на моделях, способность рационализировать и предсказывать барьеры передачи прионов на основе структурных данных имеет важное практическое значение, особенно учитывая текущую эпидемию формы трансмиссивной губчатой энцефалопатии лосей и оленей, распространяющейся в некоторых частях США и Канады, а также растущее беспокойство относительно возможной передачи этого заболевания людям.