Раскрыта тайна превращающей мозг в губку болезни

Ученые Университета Массачусетса в Амхерсте выявили главный фактор возникновения и развития прионных заболеваний. Результаты исследования, раскрывающие многолетнюю тайну неизлечимых и прогрессирующих поражений мозга, опубликованы в журнале Nature Structural & Molecular Biology.

Специалисты обнаружили, что ключевую роль в течение болезни играют «семена» нуклеации — кластеры молекул, формирующиеся, когда белки прионы связываются друг с другом и изменяют свою форму. В результате они создают очень стабильный молекулярный агрегат, называемый амилоидом, который невозможно дезактивировать обычными способами.

Исследователи проводили эксперименты с прионами дрожжей, которые не способны инфицировать людей и вызывать болезни. Само заболевание появляется при неправильном свертывании прионного белка PrP. Возникает трехмерная структура, способствующая неправильному свертыванию других белковых молекул. Этот каскад приводит к обширному повреждению нервных тканей, что лежит в основе таких заболеваний, как фатальная семейная бессонница, болезнь Крейтцфельдта-Якоба и куру. В тканях высшей нервной системы появляются микроскопические отверстия, делающие мозг похожим на губку.

Хотя у млекопитающих существует шаперонная система исправления ошибок в сворачивании белков, амилоиды образуются слишком быстро. Ученые до сих пор не знали, что за ключевой фактор заставляет неправильно свернувшиеся прионные белки порождать неизлечимую и смертоносную болезнь.

Специалисты выяснили, что первоначальные агрегаты прионов имеют различные размеры. Чтобы амилоиды стали опасными, нужно, чтобы они удвоили количество прионов в своем составе. Если же агрегат состоит из четырех молекул, шапероны могут предотвратить развитие болезни, но, если молекул восемь, то начнется патогенный процесс. Если же «семя» нуклеации более крупное и, например, включает десять прионов, то для образования двух амилоидов он должен «дорасти» до 20 прионов. Это делает крупные «семена» более уязвимыми для шаперонной системы.

По словам исследователей, результаты работы помогут разработать новые методы терапии прионных заболеваний, основанные на изменении размеров «семян» нуклеации через изменение формы приона или экспрессии мутантной формы белка.