Коровье бешенство связали с отравлением медью

Американские биологи продемонстрировали, что взаимодействие с ионами меди заставляет белок PrP принимать аномальную форму, запуская летальный механизм прионного заболевания. Об этом рассказывает статья, опубликованная в журнале Science Advances.
Целая группа редких, но неизлечимых заболеваний человека и животных связана с прионами — инфекционными агентами, которые представляют собой неправильно свёрнутый мембранный белок PrPС. Аномальная структура PrPSc служит центром, стимулирующим неверную упаковку других PrPС, поэтому вокруг него образуется и растёт плотная амилоидная бляшка, разрушающая окружающие клетки. Поражая ткани мозга, прионы вызывают целый спектр губчатых энцефалопатий, включая "коровье бешенство" и болезнь куру. Вместе с тем механизм, запускающий аномальную упаковку (фолдинг) PrPС в инфекционную форму PrPSc, остаётся до сих пор неизвестен.
PrP — белок, связывающий металлы и способный взаимодействовать с разными двухвалентными ионами, включая медь, марганец и никель. Показано, что присутствие ионов меди действительно увеличивает шансы на превращение нормального белка PrPС в инфекционный PrPSc. Несколько лет назад португальские учёные предположили, что именно связывание меди может вести к формированию аномальной формы PrPSc. Эта гипотеза получила подтверждение в новой работе, проведённой профессором Университета штата Айова Санживи Шивасанкар (Sanjeevi Sivasankar) и его командой. По словам учёных, им удалось показать, как именно эти ионы стимулируют аномальный фолдинг PrP, ведущий к смертельной болезни.
С помощью "одномолекулярной" флуоресцентной спектроскопии учёные наблюдали за этим процессом во всех деталях. Медь связывается с N-"хвостом" белка, приводя к разупорядочиванию его структуры. Этот процесс сказывается на конформации всего белка. В аномальной форме PrP оказывается недоступным для работы протеинкиназ, которые в норме участвуют в удалении неправильно упакованных белков. Кроме того, он активно связывает другие PrP — по оценке Санживи Шивасанкара и его соавторов, в 900 раз сильнее, чем нормальная форма белка.
С помощью экспериментов на мышах и клеточных культурах учёные подтвердили, что индуцированная медью форма PrP действительно служит центром образования амилоидных агрегатов, а те — вызывают воспалительные процессы и деградацию нервной ткани. Впрочем, аномальных форм, в которые PrP может переходить в присутствии меди, достаточно много. Не все из них так патогенны, как те, что вызывают прионные болезни. С тем, почему и как появляется наиболее опасная конформация PrPSc, учёным ещё предстоит разобраться.