Adaptácia a evolúcia sú vlastnosťami aj "neživých" priónov, infekčných zlomkov bielkovín v pozadí degeneratívnych chorôb mozgu.
V predbežnom internetovom vydaní časopisu Science (Science Express) to oznámil päťčlenný tím Charlesa Weissmanna z floridského pracoviska Scrippsovho výskumného ústavu v meste Jupiter pri West Palm Beach v USA.
Infekčné prióny spôsobujú približne 20 neurodegeneratívnych ochorení zvierat a ľudí. Aj "chorobu šialených kráv" (bovinná spongiformná encefalopatia, BSE) a jej vzácnu ľudskú formu, Creutzfeldtovu-Jacobovu chorobu. Sú neliečiteľné a smrteľné.
Prión sa skladá iba z bielkovinovej hmoty, neobsahuje nijakú nukleovú kyselinu. Napriek tomu sa však rozmnožuje.
Charles Weissmann s kolegami teraz objavili hojné mutácie priónových bielkovín. Následne ich "vypleje" prírodný výber a niektoré vedú k evolučným adaptáciám, ako je odolnosť voči liekom, známa pri baktériách a vírusoch, nositeľoch DNA či RNA.
"Prióny očividne podliehajú tomu istému procesu mutácií a adaptívnej zmeny, aký vidíme pri vírusoch. Mutácie vírusov súvisia so zmenami sekvencie nukleovej kyseliny. Teraz sa táto adaptabilita posunula o jednu úroveň nižšie, k priónom a deformácii bielkovín. Je jasné, že na evolúciu netreba nukleovú kyselinu," povedal Charles Weissmann.
Nemenej cenný je poznatok, že efektívnejším cieľom liečby priónových chorôb, môže byť normálna priónová bielkovina v ľudských bunkách, nie samotný infekčný prión.
Bunky cicavcov produkujú priónovú bielkovinu PrPC. Infekčná priónová bielkovina PrPSC premieňa hostiteľovu PrPC zdeformovaním na toxickú variantu. Končí sa to polymérovými zoskupeniami zdeformovaných bielkovín, čo rozsiahle poškodzuje bunky a tkanivá.
"Vo všeobecnosti sa myslelo, že sotva sa bunková priónová bielkovina zdeformuje, už sa viac nemení. Boli však isté náznaky, že niečo sa predsa len deje. Keď prenesiete prióny z oviec na myši, časom sa stanú choroboplodnejšími. Teraz vieme, že anomálne prióny sa rozmnožujú a vytvárajú špecifické varianty, hoci spočiatku málopočetné. Po prenose na nového hostiteľa prírodný výber napokon vyčlení najchoroboplodnejšie a najagresívnejšie varianty," pokračoval Charles Weissmann.
Vedci preniesli do laboratórnych bunkových kultúr infekčné prióny z mozgu a normálne prióny z buniek. Normálne sa v konkurencii presadili a začali tvoriť väčšinu priónovej populácie. Bunkové prióny sa tak zadaptovali na nové prostredie, čo je základný znak evolúcie.
"Potlačené" infekčné prióny však po vrátení do mozgu, prostredia, na ktoré boli zadaptované ony, znovu v tamojšej populácii prevládli.
Po nasadení lieku swainsonínu v populácii získal väčšinu voči nemu odolný podkmeň priónov. Po jeho vysadení sa spätne rozmnožil pôvodný hlavný podkmeň. V priónovej populácii buď vopred existujú – hoci minimálne zastúpené – podkmene odolné voči liekom, alebo vznikajú pri nasadení lieku. V populácii sa nepretržite objavujú akési mutanty, líšiace sa podrobnosťami tvaru. Populácie priónov sa tak vlastne skladajú z podkmeňov.
Pripomína to kvázidruh, zložitú samorozmnožujúcu sa populáciu spoločne pôsobiacich rozmanitých príbuzných objektov. Pojem kvázidruhu teoreticky predpovedal nositeľ Nobelovej ceny za chémiu Manfred Eigen a jeho reálnu existenciu pred vyše 30 rokmi ako prvý doložil na RNA vírusoch práve Charles Weissmann.
V populáciách kvázidruhov sa začne s jedinou časticou a tá rozmnožovaním nadobúda čoraz rozmanitejšie formy. "V priónovej populácii funguje akási dosiaľ neznáma dynamika, ktorá vedie k tejto rastúcej nehomogénnosti," uzavrel Charles Weissmann.
Hlavné zdroje: Science Express z 31. decembra 2009; Komuniké Scripps Research Institute z 31. decembra 2009.