Tödliche infektiöse Einheit aus Prionen entdeckt

8. Juni 2005

Tödliche infektiöse Einheit aus Prionen entdeckt

8. Juni 2005

La Jolla, Kalifornien – Die mysteriösen, hochinfektiösen Prionen, die die schwere Zerstörung des Gehirns verursachen, die für den „Rinderwahnsinn“ und mehrere degenerative Erkrankungen des menschlichen Gehirns charakteristisch ist, können im Labor durch eine leichte Veränderung der Dreidimensionalität unschädlich gemacht werden Konformation oder Form der Struktur des Prionproteins.

In dieser Woche wird über die Entdeckung berichtet, die Forschern, die derzeit unbehandelbare Prionenkrankheiten bei Menschen und Tieren untersuchen, neue Wege eröffnet Natur von Wissenschaftlern des Salk Institute Roland Riek und Kollegen sowie Mitarbeiter in Frankreich und der Schweiz.

Riek und seine Kollegen verwendeten einen Pilz als Modellsystem, da seine Prionen leichter zu isolieren und zu bearbeiten sind als die Prionen von Menschen und anderen Säugetieren. „Es ist ein fantastisches System, um die Strukturkomponenten von Prionen zu untersuchen und die Infektiosität zu messen“, sagte Riek.

„Diese Entdeckung ist aus grundlagenwissenschaftlicher Sicht sehr interessant, weil sie zeigt, dass eine bestimmte Konformation des Prionproteins die infektiöse Einheit ist, und auch, dass wir die Infektiosität des Prions leicht zerstören können, indem wir seine Form verändern“, sagte Riek. „Wir müssen nun herausfinden, ob dies auch bei Säugetier-Prionen der Fall ist.“

Prionen wurden erst vor etwa 25 Jahren identifiziert und sind äußerst ungewöhnliche Infektionserreger, die sich auf der Außenseite der Zellmembranen vieler Organismen, einschließlich des Menschen, befinden.

So winzig, dass sie selbst mit den leistungsstärksten Mikroskopen nicht sichtbar sind, kommen Prionproteine ​​in der Natur in zwei Formen vor: einer normalen (nicht infektiösen) Form und der abnormalen Struktur, die bei Rinderwahnsinn, Scrapie, Kuru und mehreren anderen Gehirninfektionen auftritt .

Die meisten Prioneninfektionen beginnen, wenn die normale Form aus unbekannten Gründen spontan in die infektiöse Form übergeht, die Gehirnzellen abtötet. Die Infektion wird durch einen kettenreaktionsähnlichen Prozess verbreitet, der beginnt, wenn das erste abnormale Prion ein Prion mit normaler Konformation „markiert“ und es dazu zwingt, die abnormale Prionform anzunehmen. Dieses neue abtrünnige Prion beteiligt sich am „Fangen“-Spiel, indem es ein anderes normales Prion in die abnormale Form zwingt.

Frühere Studien haben gezeigt, dass der Wechsel eines Prions von einer normalen zur infektiösen Form mit einer Änderung der dreidimensionalen gefalteten Form oder Konformation der Proteinstruktur des Prions verbunden ist. Aufbauend auf Forschungen, die den Teil des Prionproteins identifizierten, der ein Pilzprion infektiös macht, entdeckten Riek und Kollegen, dass dieser kritische Bereich eine flache Struktur namens Beta-Faltblatt bildet.

Mithilfe einer gentechnischen Technik namens Punktmutation, um jede Aminosäurekomponente des Prionproteins einzeln zu verändern, erstellten die Salk-Wissenschaftler verschiedene Versionen des Prions, um festzustellen, ob die flache Form des Beta-Faltblatts selbst dafür notwendig war ein Prion, um ansteckend zu sein.

Das Salk-Team stellte fest, dass die Zerstörung der Form des Beta-Faltblatts das Prion unschädlich machte. Es war nicht mehr in der Lage, sich in der gesamten Pilzzelle auszubreiten und andere Prionen zu „markieren“, wodurch diese infektiös wurden.

Diese Forschung eröffnet Forschern, die Prionenkrankheiten bei Menschen und anderen Tieren untersuchen, neue Wege, da sich die gezielte Untersuchung der Beta-Faltblattform als Strategie zur Bekämpfung der gefürchteten und unbehandelbaren hirnverschwendenden Prionenkrankheiten wie der bovinen spongiformen Enzephalopathie erweisen könnte.

Die Studie könnte auch dazu beitragen, unser Verständnis neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer zu verbessern, bei denen Gehirnzellen nach und nach mit Strukturen „verstopfen“, die dem Prion-Beta-Faltblatt ähneln und mit dem Zelltod im Gehirn verbunden sind.

Das Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, Kalifornien, ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation für Grundlagenforschung zu den molekularen Ursprüngen von Gesundheit und Krankheit. Jonas Salk, MD, dessen Polio-Impfung 1955 die lähmende Krankheit Poliomyelitis nahezu ausgerottet hatte, gründete das Institut 1960 mit einer Landspende der Stadt San Diego und der finanziellen Unterstützung des March of Dimes.