Прионы могут обходиться и без генов
Вирусы, заимствующие гены у хозяина и не имеющие собственных, – это странно, но еще более удивительно, когда вирусы вовсе не имеют генов, никакой генетической информации. Их называют не вирусами, а прионами. Термин «прион» – слияние понятий «белок» () и «инфекция» () – придуман Стенли Прузинером. Возможно, эти исключительные по своим свойствам микроорганизмы еще один вариант вирусов, которые состоят исключительно из белков и не содержат нуклеиновых кислот. Большинство ученых исключают прионы из категории «вирусов», а я считаю, что они являются просто еще одним видом вирусов – странными вирусами!
Даже когда Стенли Прузинеру дали Нобелевскую премию за открытие прионов, полученные им результаты вызвали крайне неоднозначную реакцию. Инфекционные частицы, не имеющие нуклеиновых кислот? Это казалось совершенно невозможным. Прузинер рассказывал о полученных им результатах на конференции в Бетесде 11 сентября 2001 г., и, когда он сошел со сцены, первый самолет врезался в первую башню Всемирного торгового центра. Мы окаменели.
С помощью разработанных Прузинером и Детлевом Ризнером сверхчувствительных методов были получены свидетельства того, что прионы не содержат «инфицирующих» нуклеиновых кислот, – подтверждение, что они состоят «исключительно из белков». Тем не менее многие исследователи попытались опровергнуть эту гипотезу.
Одним из них был Чарльз Вайссман из Цюриха. Он испытал момент откровения и наконец поверил в прионы. В возрасте 80 лет он, будучи руководителем и учредителем нового Института Скрипса во Флориде, показал, что прионы способны мутировать и передавать мутации по наследству. Таким образом, появилась гипотеза о том, что прионы родственны вирусам. Но до этого Вайссман высказывался в этом отношении очень критично, и, вероятно, сам хотел себя в этом убедить. Уже очень давно он инактивировал прионы у мышей и показал, насколько здоровыми выглядят животные. Вайссман пришел к совершенно правильному заключению, что у них должно быть более одного прионного гена. Он также показал, что серебряные иглы, используемые в нейрохирургии, могут быть переносчиками прионных заболеваний, поскольку прионы крепко «прилипают» к ним и выдерживают все дезинфекционные процедуры. Прионы устойчивы к тепловому воздействию: они инактивируются только после обработки в паровом автоклаве при 120 °С в течение 2 ч. Болезнь Альцгеймера вполне может оказаться ятрогенной, неумышленно вызванной в процессе лечения – по крайней мере исходя из последних гипотез.
Все слышали о синдроме коровьего бешенства, губкообразной энцефалопатии крупного рогатого скота (ГЭКРС), в развитии которой, вероятнее всего, задействованы и прионы, и многие помнят кадры в теленовостях, на которых в Великобритании сжигали зараженный крупный рогатый скот. В распространении ГЭКРС среди крупного рогатого скота виноваты люди: все дело в том, что животных кормили неправильным кормом! Туши заболевших животных перемалывали и скармливали здоровым, распространяя ГЭКРС, поскольку поставщики, упростив производственный процесс, снизили температуру инактивации потенциальных контаминантов. Некоторые клиенты полагали, что заключили выгодную сделку, и импортировали дешевый корм для крупного рогатого скота, но вместе с ним они импортировали и заболевание. Это считается одним из источников ГЭКРС в Швейцарии.
Прионы и возбудители ГЭКРС могут привести к развитию болезни Крейцфельда–Якоба, «куру» () у человека и «скрепи» () у овец. Генерическое название этих заболеваний – «трансмиссивная губчатая энцефалопатия» (ТГЭ). Заболевание куру было выявлено Карлтоном Гайдузеком в Папуа – Новой Гвинее. Он считал, что развитие этого заболевания обусловлено нездоровым питанием, и связывал его с каннибализмом. Местные жители поедали своих соплеменников, причем мозг оставляли мужчинам, но именно ткани головного мозга чаще всего заражены прионами. Это ведет к инвалидности, истощению, деменции и смерти, в основном среди мужчин. Гайдузек ездил в отдаленные районы Папуа – Новой Гвинеи, имея возможность продемонстрировать взаимосвязь между каннибализмом и смертностью от этого заболевания. И, как следствие, каннибализм был запрещен. Из своих путешествий он привез в США 60 мальчиков, дал им образование, спонсировал получение ими высшего образования и отправил их обратно на родину, где они заняли высокие государственные посты. Однажды на обложке американского журнала появилась фотография Гайдузека в наручниках. Один мальчик обвинил его в сексуальных домогательствах. Роберт Галло заплатил за Гайдузека довольно крупный залог, который, однако, лишь ненадолго спас Гайдузека от тюремного заключения.
Исландские овцы заразились скрепи от завезенных немецких овец, хотя это заболевание никогда не проявлялось в болотистой Северной Германии с ее зелеными ландшафтами и дамбами. Немецкие овцы прошли необходимый карантин. В Исландии перед стрижкой немецких овец смешали с другими овцами, что привело к распространению заболевания. Нужно иметь в виду следующее: при высокой концентрации животных повышается риск возникновения эпидемии.
Прионные белки присутствуют во всех организмах и отмечаются в высокой концентрации в головном мозге. Они играют роль в нормальном формировании тканей головного мозга в период нейрогенеза и, возможно, в процессе образования долговременной памяти. Прионы индуцируют заболевания только при неправильном свертывании (фолдинге) белков. Неправильное свертывание белков сохраняется: неверно «свернутые» белки служат моделью, а передача этой «неправильности» носит «контагиозный характер» и приводит к увеличению числа неправильно свернутых белков, а в итоге – к образованию нерастворимых агрегатов (амилоидных волокон). Такое явление иногда наблюдается в кристаллах, где продолжают развиваться неправильно сформированные структуры.
Это заболевание сначала выявили у овец, и название «скрепи»[13] описывает психическое заболевание, симптомом которого является постоянное почесывание.
За 30 лет ГЭКРС заразилось 180 000 голов крупного рогатого скота и 220 человек от него умерло. Эта цифра оказалась гораздо ниже, чем первоначально прогнозировалось. Поэтому Европейский союз решил отменить инспекции мяса крупного рогатого скота.
Прионы могут служить моделью для других нейрологических заболеваний, в частности болезни Хантингтона или болезни Альцгеймера (БА). В ее развитии задействованы гены, но, возможно, и инфекционные агенты прионы: в соответствии с недавно полученными данными, передача БА вызвана экстрактом гормона роста, полученного из тканей головного мозга, который вводился детям с нарушениями развития. Возможно, этот экстракт был заражен «белками БА», то есть все произошло почти так же, как при развитии куру! Данные белки еще называют бета-амилоидными прионами. Отныне процедуры стерилизации и даже переливание крови будут проверяться на предмет выявления таких контаминантов.
Таким образом, существует две крайности: белки без нуклеиновых кислот (прионы) и нуклеиновые кислоты без белков (вироиды) – и PDV, имеющий только чужие гены. Все это вариации одного и того же понятия «вирусы», и между этими двумя крайностями находятся различные комбинации – «только белки» или «только нуклеиновые кислоты», которые являются вирусами, описанными в учебниках.
