Первое атомное изображение смертельных прионов открывает новые возможности для лечения

Исследователи впервые получили изображение инфекционного приона с рекордным разрешением, которое позволило определить атомную структуру этих аномальных белков. Это проливает свет на то, как они собираются в мозге, вызывая смертельные нейродегенеративные заболевания у людей и животных, и как на них можно воздействовать новыми методами терапии.

Исследование, проведённое Университетом Кейс Вестерн Резерв и Национальными институтами здравоохранения (NIH), опубликовано в журнале Molecular Cell.

"Эти детальные структуры прионов дают новую основу для понимания и лечения этих в настоящее время неизлечимых заболеваний", — заявила ведущий автор работы Эллисон Краус. По её словам, теперь будет гораздо проще разрабатывать и проверять гипотезы о том, как прионы собираются в высокоинфекционные и смертельные белковые структуры.

Прионы — это белки в ткани мозга, которые передают свою неправильную, "неправильно свёрнутую" форму нормальной версии того же белка. Они являются причиной прионных болезней млекопитающих, включая болезнь Крейтцфельдта–Якоба (CJD) и её вариант (vCJD), синдром Герстманна–Штройсслера–Шейнкера и другие.

Схожие прионоподобные механизмы подозреваются в развитии других нейродегенеративных состояний, включая болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз (БАС), хроническую травматическую энцефалопатию (CTE) и болезнь Альцгеймера.

Для этого исследования учёные визуализировали прионы скрепи, адаптированные на грызунах и выделенные из мозга клинически больных хомяков.

Новый уровень детализации

Используя криогенную электронную микроскопию (cryo-EM) и совместный конвейер обработки данных между группами, исследователи смогли определить ключевые аспекты основных строительных блоков этих белков, включая расположение их аминокислот.

Метод cryo-EM, при котором прионы замораживают в льду, позволил сделать тысячи изображений белковых сборок и построить на их основе 3D-модели с атомарным разрешением с помощью специального программного обеспечения.

Это первое в истории успешное получение атомарной структуры приона, выделенного из мозга. Оно открывает путь для определения структур других прионов. В исследовании также были получены изображения другого штамма приона с более низким разрешением, которые выявили структурные различия между двумя штаммами.

"Считается, что существует множество вариаций структур прионов, связанных с разными заболеваниями", — отметила Краус. — "Изображения высокого разрешения проясняют многие аспекты возникновения и развития этих инфекционных болезней, которые в природе уникальным образом вызываются именно белками, а не вирусами или бактериями".