Od wieków mózg, jak i sam system nerwowy stanowi całkowicie nieodkrytą tajemnicę. Niezależnie od pochodzenia, ta plątanina nerwów wciąż fascynuje naukowców. Aktualnie białko prionowe jest nowym i stosunkowo kontrowersyjnym zagadnieniem. Wynika to z faktu, że molekuły te bywają groźne, wręcz bardzo niebezpieczne dla organizmów żywych. Przeczytaj i dowiedz się, co to dokładnie jest oraz dlaczego dla naukowców wciąż są kłopotliwym tematem.
Czym są priony?
Priony (proteinaceous infectious particle) są cząsteczkami, które pojawiają się w organizmach w wyniku ich konformacji. Oznacza to, że w momencie zmiany całego swego układu przestrzennego (bez rozerwania połączeń chemicznych) stają się one białkami zakaźnymi, nierzadko odpowiedzialnymi za wiele poważnych chorób. Należy wiedzieć, że ten rodzaj molekuł obecny jest w naturalny sposób w wielu organizmach, zwłaszcza w tkance nerwowej i w takiej wersji nie funkcjonują one jako element zakaźny. Ciekawostką w ich przypadku jest fakt, że białka te spotykane są także u roślin. Zespół badaczy Susan Lindquist z Massachusetts Institute of Technology zaobserwował cząsteczki te u drożdży. Priony pomagają im rosnąć w nowych stanowiskach, nietypowych dla tego rodzaju organizmów.
Pierwsze obserwacje prionów
W latach 80. XX wieku prof. Stanley Prusiner jako pierwszy użył terminu prion. W swoim artykule opisał samo powielające się białkowe czynniki chorobotwórcze, których obecność stwierdził u pacjentów chorych na chorobę Creutzfeldta-Jakoba. Obecnie priony określane są jako białkowe cząsteczki zakaźne, które wywołują choroby nieuleczalne, wręcz śmiertelne. Należy wiedzieć, że molekuły te zmieniają w sposób całkowicie destrukcyjny komórki tworzące poszczególne struktury znajdujące się we wnętrzu mózgu. Te cząsteczki białkowe są niesamowite pod względem budowy, a równocześnie to bardzo niebezpieczny element świata przyrody. Nie posiadają one kwasów nukleinowych oraz nie występuje u nich metabolizm, a mimo to priony są zdolne do samopowielania w bardzo krótkim czasie. Gdy nastąpi kumulacja tych nieodpowiednich elementów w układzie nerwowym danego organizmu, można zauważyć szereg patologii w obrębie mózgu oraz całe komórki ulegające całkowitej degeneracji. To wszystko wpływa na powstawanie poważnych nieuleczalnych chorób zakaźnych (choroby prionowe), których diagnostyka nie jest łatwa. Co więcej, proces leczenia w ich przypadku potrafi być żmudny i często niezwykle trudny.
Należy mieć świadomość, że podobna sytuacja pojawia się również w organizmach zwierzęcych. Dlatego też to właśnie priony są odpowiedzialne za gąbczaste zwyrodnienie mózgu u krów, czyli chorobę szalonych krów. To również czynniki wywołujący chorobę kuru, czyli infekcję, która została odkryta w latach 50. XX u plemion z Papui-Nowej Gwinei. Co więcej, istnieją przypuszczenia, że to te białka chorobotwórcze odpowiadają między innymi za chorobę Parkinsona.
Priony biorą udział w procesie zapamiętywania?
Jak już wiadomo, w przypadku roślin badacze bezspornie stwierdzili, że to właśnie te cząsteczki mają znaczenie w przypadku zapamiętywania niektórych informacji. Bez wątpienia to zjawisko występuje w świecie roślin i wiele sytuacji jesteśmy w stanie sami zaobserwować np. opóźnienie kwitnienia w wyniku zbyt długiej ekspozycji na zimno. Natomiast białko prionowe pojawiające się w tych organizmach roślinnych pomaga zmienić ich sposób aktywności w związku z już przeżytymi zdarzeniami. Natomiast w przypadku wyżej wspomnianych drożdży, priony asystują podczas wykorzystywania rozmaitych substancji odżywczych, tym samym umożliwiają im ekspansję nowych środowisk.
Powstawanie śladu pamięciowego u ludzi
Jednak mówiąc o prionach przypadku ludzkiego mózgu, zaobserwowano, że mogą one odgrywać istotną rolę w procesie tworzenia tzw. śladu pamięciowego (engramu). Oznacza to, że w układzie nerwowym następują zmiany w wyniku działania określonych bodźców czy też przeżyć. Naukowcy przyjrzeli się procesowi zapamiętania i dostrzegli, że neurony są pobudliwe elektrycznie, ponieważ informacje przekazują między sobą za pomocą sygnału elektrycznego. Powstałe impulsy docierają do połączeń dwóch neuronów, czyli synaps i uwalniają one ważne neuroprzekaźniki. Należy wiedzieć, że podczas aktywności tego elementu mózgu zaobserwowano także pojawienie się pęcherzyków prawdopodobnie odpowiedzialnych za wytwarzanie się śladu pamięciowego.
Natomiast laureat Nagrody Nobla, Eric Kandel, stwierdził w wyniku długoletnich analiz, że organizmy żywe kształtują w swoich układach nerwowych właśnie priony. Co więcej, ich najważniejszy organ, czyli sam mózg, wykorzystuje obecność tych białkowych cząsteczek przede wszystkim podczas zapamiętywania nowych informacji. Jak mówił prof. Eric Kandel:
Główną funkcją prionów jest tworzenie dużych skupisk, zwłaszcza w miejscach, gdzie powstają nowe połączenia pomiędzy neuronami
Tym samym tworzą się nowe synapsy, odpowiadające za przyswajanie nowych wiadomości i równocześnie za zapamiętywanie ich. Ta istotna stabilizacja połączeń nerwowych, bezpośrednio przyczynia się również do prawidłowego przeprowadzenia procesu także związanego z pamięcią długotrwałą. Należy mieć świadomość, że naturalnie występujące priony nie są zaraźliwe ani groźne. Aktualnie okazuje się, że są to niezwykle przydatne cząsteczki. Co więcej, udowodniono, że działanie prionów jest ściśle kontrolowane przez komórki nerwowe, które mogą nad nimi panować, nawet w przypadku wytwarzania się samej pamięci długotrwałej.
Źródło: Kausik Si and Eric R. Kandel,”The Role of Functional Prion-Like Proteins in the Persistence of Memory.” Cold Spring Harb Perspect Biology, April 2016.
