Článek
Progresivní onemocnění mozku – za čím vším prion stojí?
Bovinní spongiformní encefalopatie BSE, lidově nemoc šílených krav, (u lidí Creutzfeldtova–Jakobova choroba), měla svůj pomyslný „vrchol“ v Anglii na přelomu devadesátých let. Po zkrmování dobytka masokostní moučkou se po dlouhé inkubační době (zhruba 5 let) začaly projevovat první symptomy. Kulhání, ztráta koordinace a tělesné hmotnosti, agrese. Skot během několika týdnů až měsíců od prvních příznaků uhynul. Při konzumaci nervové tkáně nakaženého skotu se mohli nakazit i lidé. U lidí je ovšem inkubační doba ještě delší, uvádí se až 20 let. Z tohoto důvodu se např. při odběru krve či krevní plazmy i dnes kontroluje, zda dárce pobýval kolem roku 1990 ve Velké Británii.
Kuru bylo známo již o pár desetiletí dříve, a to u kanibalů. Ti se po pozření nervové tkáně člověka (nejčastěji mozku) mohli rovněž nakazit priony. Po inkubační době v délce 10 až 13 let se projevily příznaky podobné jako u Creutzfeldtovy–Jakobovy choroby. Od ztráty koordinace přes problémy s mluvením až po celkovou neschopnost k chůzi. Okolo 1 roku po vypuknutí příznaků nastávala smrt. To vše kvůli dlouho tajemné, a stále ne zcela pochopené bílkovině.
Co je to prion?
V 80. letech minulého století americký vědec Stanley B. Prusiner identifikoval něco, co nazval „proteinaceous infectious particle“, v překladu „proteinovou infekční částici“, která získala zkratku prion. Za svůj objev dostal roku 1997 Nobelovu cenu. Nejedná se tedy o objev patogenu, který by byl lidstvu znám po staletí, jako je tomu u bakterií či virů, nýbrž o objev poměrně nový.
Prion je bílkovina, protein. Pokud chceme skutečně rozkrýt úlohu prionů v již zmíněných chorobách, musíme se nejprve podívat na to, co to bílkovina ve skutečnosti je.
V lidském těle je známo 20 základních aminokyselin, které tvoří naše všechny proteiny. Těchto dvacet aminokyselin lze v podstatě nekonečně způsoby za sebe spojit a vytvořit řetězec. Lze to přirovnat k tvorbě náhrdelníku. Pokud bychom měli dvacet různě barevných korálků, můžeme je různými způsoby za sebe navléct, a udělat nepřeberné množství odlišných náhrdelníků. Každý z nich bude mít jinou sekvenci korálků a být tak jedinečný. U bílkovin tomuto říkáme primární struktura. Nejedná se o nic jiného, než o pořadí jednotlivých aminokyselin. Pokud je za sebe navlečeno do padesáti aminokyselin, nazýváme výslednou molekulu peptid, pokud je jich více, tak tomu říkáme bílkovina, čili protein.
Víme, že bílkoviny v těle nemají tvar „šňůry“, ale tvoří složitější struktury. Jejich chemická povaha je nutí se sbalit. Postranní řetězce aminokyselin mezi sebou interagují, tvoří různé vazby a tím má protein tendenci zaujímat pro něj typickou strukturu, přejde do stavu s nižší energií. Pokud bychom postavili dům z karet, stačí do něj fouknout a dům se zhroutí. Celý výtvor má pořád chuť přejít do stavu s nižší energií. Stejným způsobem každý lineární protein po syntéze „spadne“ jako dům z karet a sbalí se do cíleného tvaru. Finální struktura proteinu je pro jeho funkci naprosto klíčová. Tento výsledný tvar je primární strukturou determinován.
Stejné, přesto jiné
Již je nám známo, co pojem bílkovina znamená. Nyní se přesuneme zpět k prionům a jejich zvláštnostem.
Prionový celulární protein je přirozeně se vyskytující protein v mozku a dalších tkáních (nejedná se ještě o prion, nýbrž o zdravou a nezbytnou molekulu). Jeho pravděpodobnou úlohou je regulace procesů spánku a bdění. Kritickým bodem syntézy tohoto proteinu je jeho sbalení. Může se totiž stát, že z tvaru „šňůry“ se nedostane do zdravé finální podoby, ale sbalí se jinak. Místo toho, aby na určitých místech tvořil helixy (spirály), tak se natáhne do tvaru tzv. skládaného listu. V tento moment vzniká prion. Bílkovina, co má naprosto shodnou primární strukturu jako zdravý prionový celulární protein, ale jinou strukturu finální.
Tato změna mu dává odolnost proti proteázám (enzymům štěpící proteiny) a stává se v podstatě nezničitelným. Je sice stále schopen se integrovat v mozku do buněčných membrán neuronů, ale není schopen řádně vykonávat svou funkci.
Nemá genetickou informaci, přesto se množí
Mechanismy, jakými se priony šíří, ještě stále nejsou zcela objasněny, ale máme určité teorie.
Tou hlavní je vliv prionu na zdravý protein. Předpokládá se, že svou nesprávnou strukturou dokáže interagovat s prionovým celulárním proteinem a změnit jeho tvar na svůj. Znamená to, že se již nemůže rozložit a v mozku se akumuluje. Takto se počet prionů postupně zvyšuje jejich nesprávným tvarem vznikají v mozku „díry“. Nervová tkáň se tak stává houbovitou. Paralelně sílí i pozorovatelné symptomy, až dojde k úmrtí postiženého.
Zajímavým faktem je to, že prion nelze zničit ani UV zářením. Ultrafialové vlny degradují nukleové kyseliny (DNA či RNA), čímž spolehlivě ničí bakterie i viry, ale bílkovina žádnou genetickou informaci nemá, a UV záření je tedy neúčinné.
Moderní medicína dnes bohužel nemá žádný lék pro tento typ onemocnění. O tom, jestli nástup pokročilejší umělé inteligence přinese nějakou naději, můžeme jen spekulovat. Ale jak praví známé přísloví, „naděje umírá poslední“.
-------
Upřesňující informace
Ne všechny prionové choroby jsou přenosné na lidi. Prionových nemocí je mnoho, existuje jich více než pouze 3 zmíněné.
Zdroje
https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/peptides-and-proteins
