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Infettività da prioni individuata
Gli scienziati sanno da decenni che le proteine infettive chiamate prioni causano alcune malattie neurodegenerative, come la mucca pazza o la sua variante umana, la malattia di Creutzfeld-Jakob. Quando queste proteine si ripiegano normalmente, spesso svolgono ruoli benefici in biologia; piegate male, tuttavia, formano fibrille aggrovigliate chiamate amiloidi che causano la malattia. Inoltre, i prioni mal ripiegati hanno la bizzarra capacità di indurre altre proteine a ripiegarsi male. Il risultato è il deterioramento o la morte di cellule precedentemente sane.
Preghiamo segreti: Le matrici di segmenti proteici, come quella mostrata sopra, hanno aiutato i ricercatori a individuare le regioni dei prioni che fanno cambiare forma ad altre proteine.
Gli scienziati non avevano idea di come i prioni causino tale distruzione. Ora i ricercatori al Istituto Whitehead per la ricerca biomedica hanno identificato brevi tratti delle proteine che controllano il modo in cui i prioni si formano, si replicano e si incrociano tra le specie. Queste piccole ma critiche regioni delle proteine potrebbero essere responsabili della natura infettiva dei prioni e gli scienziati potrebbero essere in grado di usarle per creare trattamenti per le malattie da prioni. Potrebbe essere possibile progettare farmaci per colpire specificamente queste regioni e inibire la formazione di prioni, afferma Peter Tessier, il postdoc che ha condotto lo studio, pubblicato online in Natura .
Lavorare nel laboratorio del membro Whitehead e professore di biologia del MIT Susan Lindquist, Tessier ha creato matrici di segmenti sovrapposti di una proteina prionica non tossica dal lievito di birra. Esponendo questi array all'intero dominio prionico della proteina, ha identificato una piccola regione della proteina che ha reclutato i prioni per ripiegarsi male in strutture amiloidi. Tessier ha chiamato la regione, che costituisce meno del 10% della proteina, un elemento di riconoscimento.
Tessier ha trovato un elemento di riconoscimento simile quando ha ripetuto l'esperimento con i prioni del fungo responsabile delle infezioni da lieviti nell'uomo. Tuttavia, i prioni del lievito di birra non potevano indurre i prioni del fungo patogeno a ripiegarsi male, e viceversa, cioè i prioni mantenevano una rigida barriera di specie. Al contrario, la proteina prionica coinvolta nella mucca pazza e trasmissibile di Creutzfeld-Jakob può infettare sia i bovini che gli esseri umani, incrociando le specie.
Un prione di lievito artificiale assemblato da pezzi di entrambi i prioni da un altro laboratorio aveva dimostrato la capacità di attraversare la barriera delle specie di lievito, ma studi precedenti non avevano mostrato come. Usando i suoi array proteici, Tessier ha dimostrato che il prione artificiale contiene gli elementi di riconoscimento di entrambe le specie. Crede che i prioni naturali possano spesso contenere anche più di un elemento di riconoscimento, forse spiegando la capacità di alcuni prioni di attraversare le specie.
Sebbene Tessier sia entusiasta di questi risultati, avverte che c'è ancora molto che i ricercatori non sanno su questi elementi di riconoscimento. Ad esempio, sebbene i tipi di amminoacidi al loro interno sembrino importanti, non c'è una somiglianza evidente tra le sequenze dei due elementi che hanno identificato finora. In generale, non capiamo cosa sia importante in questi siti, dice Tessier.
Inoltre, sebbene sembri probabile che meccanismi simili svolgano un ruolo nella formazione di amiloidi prionici nei mammiferi, dimostrarlo può essere difficile, dal momento che la proteina della mucca pazza è molto più difficile con cui lavorare per i ricercatori rispetto ai prioni di lievito. Ma Tessier ha già iniziato lo sforzo di estendere la sua tecnica e comprensione ai prioni patogeni.