Прионы – белки-убийцы

Алексей Паевский
567
0

Стэнли Бенджамин Прузинер

28 мая 1942 года, Дес-Мойнес, США

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1997 года

Формулировка нобелевского комитета: «За открытие прионов, нового биологического принципа инфекции».

Прузинер, нобелевский лауреат, открыл миру прионы, но история Нобелевской премии 1997 года началась, пожалуй, еще до рождения ее будущего лауреата. В истории науки одно открытие может совершаться в течение десятков лет, и почти у каждой Нобелевской премии – долгая предыстория. Казалось бы, к середине века были известны все типы переносчиков заболеваний – вирусы, бактерии, грибы, простейшие, паразиты… Но природа оказалась гораздо богаче, и на то, чтобы разгадать природу некоторых страшных заболеваний, потребовалось более полувека.

В 1920 году немецкий нейрофизиолог Ганс Кройцфельдт описал весьма необычное заболевание – оно сопровождалось расстройством поведения, нарушениями координации движений и зрения, эпилептическими припадками и в конечном итоге привело к смерти. Годом позже соотечественник и коллега ученого Альфонс Якоб связал эту симптоматику с поражениями рогов спинного мозга и пирамидной системы. Так мир узнал о губчатой энцефалопатии, или болезни Крейцфельда – Якоба. Или коровьем бешенстве.

Ганс Герхард Крейцфельд

Понимание того, что подобные заболевания носят инфекционную природу, пришло лишь более 30 лет спустя. Во второй половине 1950-х американский вирусолог словацко-венгерского происхождения Карлтон Гайдушек развивал работы австралийца Винсента Зигаса, который с 1953 года изучал странное заболевание, поражавшее коренное население Папуа – Новой Гвинеи. Оно получило название «куру».

На языке папуасов форе слово «куру» имеет два значения: «тряска, дрожь» и «порча». Другое название болезни – «смеющаяся смерть» – целиком на совести газетчиков. Конечно, иногда она сопровождается дерганием головы и странной улыбкой, но все-таки главный видимый ее симптом – дрожь. Смерть наступает максимум через год. Распространялась болезнь весьма страшным способом, через каннибализм: человек ел мозг заболевшего куру и заражался. Когда каннибализм местных племен удалось искоренить, болезнь исчезла, хотя вспышки куру могут происходить и через 30 лет после заражения.

Карлтон Гайдушек

Гайдушеку удалось экспериментально установить инфекционный характер заболевания [1], хотя он считал, что куру (и болезнь Крейцфельда – Якоба, инфекционный характер которой установил тоже Гайдушек) вызывается некими «медленными вирусами» – ведь он был вирусологом. Тем не менее за это открытие в 1976 году он разделил Нобелевскую премию с исследователем гепатита В Барухом Бламбергом.

Следующий шаг сделали британцы – радиолог Тивах Альпер и математик Джон Гриффит. В 1960-х они независимо друг от друга предположили [2, 3], что загадочный инфекционный агент – переносчик заболевания слишком мал для вируса – уж очень большой оказалась доза ионизирующего излучения, необходимая, чтобы его уничтожить. Вывод, казалось, напрашивался сам собой: если не вирусы, то… белки? Тут на сцене и появился наш герой.

Структура нервной ткани при губчатой энцефалопатии

Надо сказать, что Стэнли Прузинер – один из множества нобелиатов с российскими корнями. В 1896 году его дед по отцовской линии, Беня Прузинер, эмигрировал в США из Москвы. Сам Стэнли в автобиографии, опубликованной на сайте Нобелевского комитета [4], назвал свою судьбу нетипичной для американца: родился на среднем Западе, учился на Востоке, а живет на классическом Западе…

Свое имя Стэнли получил в честь дяди, в 24 года умершего от лимфомы Ходжкина. Отец ученого был военным моряком, прошел II Мировую и участвовал в испытании первой американской водородной бомбы.

Средняя школа Уоллнат-Хиллс запомнилась Прузинеру исключительно пятилетним курсом латыни (потом этот навык оказался полезным при написании научных статей), а в остальном показалась скучной. Другое дело – Университет Пенсильвании. Вот тут было много интересных курсов, великих ученых и замечательных умных студентов. Кстати, как отмечает сам лауреат, в «Пенне» он прошел и первоклассный курс истории России.

Бакалавриат Прузинер закончил по химии, но потом остался на местном медицинском отделении, где изучал сначала гипотермию, а затем – флюоресценцию жировой ткани сирийских хомячков. Интернатуру проходил уже в Университете Калифорнии, параллельно продолжая карьеру в знаменитом Национальном институте здоровья (NIH), где он изучал ферменты – глутаминазы кишечной палочки. Ученый долго колебался, стоит ли браться еще и за эту нагрузку, однако привилегии, которые давал NIH, перевесили. Результат трех лет работы Прузинер описал коротко: «Выжил».

С «медленным вирусом» наш герой впервые столкнулся в 1972-м, приступив к работе в отделении неврологии Университета Калифорнии в Сан-Франциско. Всего через два месяца после начала работы от болезни Крейцфельда – Якоба (БКЯ) у него умерла пациентка. Вот тогда-то он и понял: ученые не уверены, что болезнь переносится именно вирусами. Честолюбивый молодой врач решил, что открытие молекулярной структуры возбудителя БКЯ станет хорошим началом самостоятельной научной карьеры.

Два года работы с литературой позволили сделать однозначный вывод: это будет непросто. Тем не менее в 1974-м Прузинер открыл свою лабораторию. Чтобы иметь возможность изучать БКЯ, ему пришлось писать заявки на гранты по глутаматному метаболизму. «Скучно, но у меня был опыт», – будет вспоминать Прузинер впоследствии.

Первая статья о выделении нового болезнетворного агента, белка-приона, вышла только в 1982 году [5]. Собственно говоря, именно Прузинер и является автором термина прион, составленного из двух латинских слов: proteinaceous и infectious, «белковый» и «инфекция».

Публикация вызвала настоящую бурю: чтобы заболевания передавались при помощи белков?! Далеко не все приняли эту концепцию, тот же Гайдушек так и не признал открытие Прузинера до самой своей смерти в 2008 году.

Тем не менее наука развивалась, и через некоторое время стало понятно, что прионы – это не особая форма жизни, а собственные белки человека, ставшие патогенами из-за измененной конформации. Этот сбой может быть вызван разными причинами, от внешних воздействий до генетических нарушений.

Десять лет спустя Прузинер выпустил солидный итоговый труд – «Молекулярную биологию прионов» [6]. А еще шесть лет спустя пришла долгожданная Нобелевская премия. В заключение приведем важную цитату из выступления Прузинера на банкете после вручения награды [7].

«Быть ученым – особая привилегия: она дарит возможность творчества, счастье со всей страстью отдаться поиску разгадок самых сокровенных тайн природы. А еще – теплую дружбу коллег. Сотрудничество наше простирается далеко за пределы науки – независимо от того, насколько большие открытия могли бы быть нами сделаны вместе. А наша дружба, у которой нет национальных границ, стоит еще выше».

[1] Gajdusek, Daniel Carleton, Clarence J. Gibbs, and Mâ Alpers. "Experimental transmission of a Kuru-like syndrome to chimpanzees." Nature 209.5025 (1966): 794−796.

[2] Alper T, Cramp WA, Haig DA, Clarke MC (May 1967). «Does the agent of scrapie replicate without nucleic acid?». Nature 214 (5090): 764–6. DOI:10.1038/214764a0. PMID 4963878. Bibcode: 1967Natur.214…764A.

[3] Griffith JS (September 1967). «Self-replication and scrapie». Nature 215 (5105): 1043–4. DOI:10.1038/2151043a0. PMID 4964084. Bibcode: 1967Natur.215.1043G.

[4] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1997/prusiner-bio.html

[5] Prusiner S. B. (1982). "Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie". Science 216 (4542): 136–144. Bibcode:1982Sci…216…136P. doi:10.1126/science.6801762. PMID 6801762.

[6] Prusiner S. B. (1991). "Molecular biology of prion diseases". Science 252 (5012): 1515–1522. Bibcode:1991Sci…252.1515P. doi:10.1126/science.1675487. PMID 1675487.

[7] http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1997/prusiner-speech.html