2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Խմորիչի վրա մոլեկուլային ուսումնասիրությունները զարմանալի ապացույցներ են տվել, որ պրիոն անունով հայտնի սպիտակուցները, որոնք հաճախ մահացու են անասունների և մարդկանց համար, կարող են օգտակար դեր ունենալ որոշ օրգանիզմների և, հնարավոր է, մարդկանց համար: Վերլուծելով խմորիչի և ավելի բարդ օրգանիզմների գենային հաջորդականությունը՝ Սան Ֆրանցիսկոյի UC-ի հետազոտողները նաև ապացույցներ են գտել, որ պրիոնները կարող են շատ ավելի տարածված լինել, քան նախկինում ենթադրվում էր։
Գիտնականները նաև որոնել և հայտնաբերել են խմորիչի տեսակ, որը պարունակում է ավելի քան մեկ տեսակի պրիոն ձևավորող սպիտակուց, առաջին անգամ, երբ որոնումները միևնույն օրգանիզմում բազմաթիվ պրիոններ են հայտնաբերել:
Բացահայտումները և վերլուծությունները հրապարակված են Cell ամսագրի հունվարի 21-ի համարում։
Ենթադրվում է, որ Պրիոնների՝ տավարի և մարդկանց ուղեղում բազմանալու կարողությունը մահացու կամ թուլացնող հիվանդություն է առաջացնում: Սակայն հետազոտողները հայտնաբերել են պրիոն ձևավորող հատկանիշը անձեռնմխելի 300 միլիոն տարվա էվոլյուցիայի տարածություն ունեցող խմորիչ տեսակների մոտ, որոնք ընդգրկում են հեռավոր հարաբերակցությունը, ինչը ենթադրում է, որ պրիոնները կատարում են խմորիչի գոյատևման կարևոր գործառույթ, քանի որ էվոլյուցիոն ժամանակի ընթացքում պահպանված հատկությունները նպաստում են գոյատևմանը: Այլ հետազոտողներ պարզել են, որ պրիոններով խմորիչները, որոնք հայտնի են որպես PSI+, ավելի դիմացկուն են շրջակա միջավայրի որոշակի վիրավորանքների նկատմամբ, քան նրանք, ովքեր չունեն պրիոններ, ինչը ակնարկում է պրիոնի հնարավոր դերը խմորիչի գոյատևման գործում:
Հետազոտությունը նաև լույս է սփռում «տեսակի արգելքի» հիմքում ընկած մեխանիզմի վրա, որը սովորաբար կանխում է մի տեսակի պրիոնների վարակումը մյուս տեսակների վրա: Ենթադրվում էր, որ արգելքը կանխում է քերծվածքի և խելագար կովի հիվանդության փոխանցումը անասուններից մարդկանց, սակայն վերջերս հետազոտողները տագնապալի ապացույցներ են գտել, որ որոշ դեպքերում տավարի պրիոնները կարող են վարակել այլ տեսակներ, այդ թվում՝ մարդկանց:
Cell-ում կատարված հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ առնվազն խմորիչի մեջ տեսակների արգելքը պրիոնների բնածին հատկությունն է և չի պահանջում օժանդակ սպիտակուցի կամ շապերոնի օգնությունը: Հետազոտողները պարզել են, որ արդյունքները ձևավորում են պրիոնի մակերեսի փոքր, լավ հստակեցված շրջան, ինչը դեղամիջոցների համար գրավիչ պոտենցիալ թիրախ է դարձնում պրիոններին կապելու և դրանց տարածումը կանխելու համար:
Իրենց փորձերի ընթացքում UCSF-ի գիտնականները մշակեցին հզոր գենետիկ համակարգ՝ արագորեն փորձարկելու սպիտակուցի՝ ձևը փոխելու պրիոնի և այս ձևը տարածելու կարողությունը: Համակարգը կարող է նաև ստուգել հարակից սպիտակուցային փոփոխությունները, որոնք կապված են Ալցհեյմերի, Պարկինսոնի և մարդու այլ հիվանդությունների հետ, որոնք առաջանում են սխալ ձևավորված ագրեգացիոն սպիտակուցների պատճառով:
Հետազոտողները կլոնավորեցին և բնութագրեցին խմորիչ սպիտակուցի այն մասը, որը կոչվում է Sup35, որը վերահսկում է ագրեգացիան թիթեղանման պրիոնային կառուցվածքներում: Նրանք դա արեցին մի շարք բողբոջող խմորիչների համար, այն խումբը, որն ընդգրկում է այն տեսակը, որն օգտագործվում էր դարեր շարունակ թխելու և գարեջրագործության մեջ:
Օգտագործելով իրենց գենետիկական համակարգը՝ պրիոնի ֆունկցիան ստուգելու համար, նրանք կարողացան ցույց տալ, որ չնայած խմորիչի տարբեր տեսակները բաժանող մեծ էվոլյուցիոն հեռավորությանը, Sup35 սպիտակուցի՝ պրիոնային վիճակ ձևավորելու ունակությունը խիստ պահպանված է: Նրանք այնուհետև օգտագործեցին համակարգը նոր խմորիչ պրիոն հայտնաբերելու համար՝ ենթադրելով, որ շատ տեսակներ կարող են պարունակել մեկից ավելի պրիոն տեսակ:
Քանի որ նրանց վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ պրիոններն ավելի տարածված են, քան ենթադրվում էր, և պրիոնները նետում են նոր, հնարավոր է ավելի օգտակար լույսի ներքո, գիտնականները մտածեցին, թե ինչ առավելություններ կարող են տալ ագրեգացված սպիտակուցները օրգանիզմներին:
Պրիոններ ձևավորելու ունակությունը թույլ է տալիս բջիջին անորոշ ժամանակով սահմանափակել որոշակի սպիտակուցի գործունեությունը, առանց երբևէ կորցնելու դրա սկզբնական ակտիվությունը վերականգնելու ներուժը, նշում են նրանք: Եթե սպիտակուցի պրիոնային ձևը փոխանցվի տոպոգեններին, ապա այս նոր հատկանիշը նույնպես կփոխանցվի: Սովորաբար, սպիտակուցի ֆունկցիայի ժառանգական փոփոխությունները պայմանավորված են օրգանիզմի ԴՆԹ-ի մուտացիաներով:Նման մուտացիաները կարող են օգտակար լինել շրջակա միջավայրի որոշակի պայմաններում, ասենք բարձր ջերմաստիճանի դեպքում, բայց երբ ԴՆԹ-ն մուտացիայի ենթարկվի, օրգանիզմը չի կարող հեշտությամբ վերադառնալ իր սկզբնական գենետիկական կառուցվածքին՝ հարմարվելու, օրինակ, սեզոնային ջերմաստիճանի անկմանը:
Ընդհակառակը, քանի որ պրիոնները կարող են փոխել սպիտակուցի ֆունկցիան՝ չազդելով դրա համար ծածկագրող գեների վրա, սպիտակուցը կարող է վերադառնալ իր սկզբնական գործառույթին՝ կա՛մ ինքնաբերաբար, կա՛մ մոլեկուլային կապերոնների օգնությամբ, գրում են հետազոտողները: Բարձրացված ճկունությունը կարող է թույլ տալ օրգանիզմներին ավելի հեշտությամբ արձագանքել շրջակա միջավայրի փոփոխություններին:
«Հիմնականում, պրիոնի վրա հիմնված ժառանգությունը թույլ է տալիս օրգանիզմին շարունակաբար վերահսկել շրջակա միջավայրը և Լեմարկյան ժառանգությունը հիշեցնող ձևով, արձագանքել շրջակա միջավայրի փոփոխություններին և փոխանցել այդ փոփոխությունները իր սերունդներին», - ասում է Ջոնաթան Վայսմանը, բջջային կապի ասիստենտ: և մոլեկուլային դեղաբանություն UCSF-ում և բջջային թղթի ավագ հեղինակ:
Պրիոն ձևավորող նոր շրջանի հայտնաբերումը սպիտակուցում, որը նախկինում չէր կապված պրիոնների հետ, հաստատում է այն հավանականությունը, որ մի քանի պրիոններ կարող են անկախ տարածվել նույն բջջում:Այս և այլ բացահայտումներ ենթադրում են, որ պրիոնի վրա հիմնված ժառանգությունը կարող է կարևոր դեր խաղալ ոչ միայն հիվանդության, այլև աննորմալ ֆիզիոլոգիայի մեջ, նշում են նրանք:
Որպեսզի պրիոնը կարգավորիչ դեր կատարի բջջում, այն պետք է տարածվի՝ չխանգարելով այլ սպիտակուցներին, գրում են գիտնականները: Պրիոնների աճի ուշագրավ առանձնահատկությունը, որը հանգեցնում է տեսակների պատնեշին, կարող է նաև կանխել նույն բջջի տարբեր պրիոնների փոխազդեցությունը և բազմաբնույթ սպիտակուցային ագրեգատներ ձևավորելը, եզրակացնում են նրանք։
Թղթի վրա Վայսմանի հետ համահեղինակներն են ասպիրանտներ Ալեքս Սանտոսոն, Պիտեր Չիենը և Լև Զ. Օշերովիչը, բոլորը բջջային և մոլեկուլային դեղաբանության UCSF-ում: Չիենը նաև կենսաֆիզիկայի շրջանավարտների խմբում է։
Հետազոտությունը ֆինանսավորվել է Searle Scholars ծրագրի, Դեյվիդ և Լյուսիլ Պակարդ հիմնադրամի, Առողջապահության ազգային ինստիտուտի և նախադոկտորանտային ասոցիացիաների կողմից, որոնք ֆինանսավորվել են Ազգային գիտական հիմնադրամի և Հովարդ Հյուզի բժշկական ինստիտուտի կողմից:
