Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА
Пріони, віроїди
Розкриття природи вірусів в усій її різноманітності дало можливість біологам пояснити багато небезпечних хвороб, причини яких залишались нерозгаданими. Наприклад, губчаста енцелопатія корів, хвороба Крейтцфельда — Якоба, родинне фатальне безсоння, куру тощо.
Збудники цих недуг мають ультрамікроскопічні розміри, тому проходять крізь бактеріальні фільтри. Вони не культивуються на штучних поживних середовищах, інфікують клітини і тільки в них розмножуються, а також мають серологічні відмінності. Тобто за всіма ознаками збудники названих хвороб могли б бути віднесені до вірусів. Але з’ясувалось, що винуватці цих недуг не віруси, а особливі інфекційні білки, названі пріонами.
Пріони — низькомолекулярні білкові частинки, що мають інфекційні властивості, вигляд фібрил 10-20 нм завширшки та 100-200 нм завдовжки. Пріони мають низку ознак, властивих вірусам, але відрізняються від них відсутністю нуклеїнової кислоти, а значить, не мають ні серцевини, ні оболонки. Пріони стійкі до традиційних методів стерилізації, не чутливі до інтерферону і не розпізнаються імунною системою організму як чужорідні білки.
Інфекційні пріони являють собою змінені білкові молекули хазяїна. Одним із перших детально охарактеризованих пріоннних білків став PrP (від англ. prion-related protein) масою близько 35 кДа. Відомо, що PrP може існувати у двох конформаціях — «здоровій» — PrPc, яку він має в нормальних клітинах (с- від англ. cellular — «клітинний»), у якій переважають альфа-спіралі, і «патологічній» — PrPSc, власне пріонній (Sc — від англ. scrapie), для якої характерна наявність великої кількості бета-тяжів. При потраплянні в здорову клітину, PrPSc каталізує перехід клітинного PrPc у пріонну конформацію. Накопичення пріонного білка супроводжується його агрегацією, утворенням високовпорядкованих фібрил (амілоїду), що зрештою призводить до загибелі клітини. Пріони, що вивільнилися, мабуть, виявляються здатними проникати в сусідні клітини, також спричиняючи їх зараження і загибель.
Функції білка PrPc у здоровій клітині поки що точно не визначені. У нормі білок PrPc асоційований із клітинною мембраною, глікозильований залишком сіалової кислоти. Він робить циклічні переходи всередину клітини і назад на поверхню в ході ендо- та екзоцитозу . Один такий цикл триває близько години. У ендоцитозному пухирці або на поверхні клітини молекула PrPc може розрізатися протеазами на дві приблизно рівні частини.
Активовані пріонні гени включаються в роботу і насичують клітину вже «своїми» пріонами. Вплив пріонів на клітини ЦНС зумовлює їх глибоке переродження, у результаті чого нервова тканина набуває губчастої структури. Інкубаційний період (від моменту зараження до вияву перших симптомів хвороби) у випадку пріонних інфекцій становить кілька років (іноді 15-30); який звичайно закінчується смертю тварини або людини.
Таким чином, ізоморфи пріонів, проникаючи в клітину, виявляють на них вплив, схожий на дію деяких гормонів пептидної природи, тобто впливають на генетичний апарат інфікованої клітини. Але результати цього впливу пріонів, на відміну від гормонів, виявляються для клітин-мішеней катастрофічними.
Віроїди відкрив 1971 року Теодор Дінер, який вивчав інфекційне захворювання картоплі, відоме під назвою «веретеноподібність бульб». На превеликий подив дослідника, під час біохімічного аналізу очищеного збудника не виявили жодних ознак білка. З’ясувалося, що інфекцію спричиняла одноланцюгова молекула РНК. Подальші детальні дослідження дали змогу встановити, що вона має форму замкненого ланцюга і складається із 375 нуклеотидів. Ця РНК не кодує жодного білка, оскільки самовідтворюється в клітині хазяїна. Отже, віроїди — інфекційні частинки, що є низькомолекулярними одноланцюговими молекулами РНК, які не кодують власних білків. Наразі відомо вже багато різних захворювань рослин (екзокортіс цитрусових, «каданг-каданг» кокосових пальм, сонячного опіку авокадо та ін.). Цікаво, що віроїди знайдено виключно в рослин: у людини, тварин і бактерій подібних збудників не виявлено. Віроїди передаються від рослини до рослини під час механічного ушкодження. В інфікованій клітині ця частинка потрапляє до ядра або хлоропласта, де використовує клітинний фермент РНК-полімеразу для відтворення власних молекул. Симптоми захворювання виникають унаслідок активного відтворення молекул РНК віроїду, що спричиняє патологічний процес в інфікованій клітині.
