Priony mají zlou reputaci. Většinou nás při jejich vyslovení napadne BSE (nemoc šílených krav), jíž jen v samotné Velké Británii padlo za oběť více než 100 000 krav a jež se jako smrtelné onemocnění šíří i na lidi. Lidských obětí je již prokázáno více než dvě sta. Infekčním agens u těchto nemocí je prion. Je to nevhodně poskládaný protein, označovaný zkratkou PrP (prionový protein). Na rozdíl od jiných proteinů je tento v zašmodrchané formě infekční. Je-li přenesen do zdravého organismu, jeho tvar vyvolá kaskádu změn, při níž se ze zdravých molekul proteinu stávají rovněž nevhodně poskládané – infekční (zašmodrchané) molekuly, zvané priony. Dochází k jejich shlukování v buňce a ta se jich nedokáže zbavit. Infikované buňky hynou a v mozcích postižených živočichů se vytváří díry. Patologům taková tkáň na řezu připomínala houbu a tak nemoc nazvali spongiformní (houbovitá) encefalopatie.
V průběhu let byly postupně priony a jimi způsobovaná onemocnění zjišťovány u mnoha dalších živočišných druhů. Kromě BSE skotu, skrapie u ovce a vCJD u člověka se ukázalo, že na takzvanou CWD (chronic wasting dinase), neboli nemoc chronického vyčerpání, hynou i jeleni, a že prionová nemoc postihuje jak volně žijící jelení paroháče, tak i jelence chované na farmách i losy v divočině. Prionové choroby napadají i mnoho dalších zvířat jako jsou norci, křečci, myši,...
Kromě živočichů se priony vyskytují i u jednobuněčných organismů, jakými jsou kvasinky. Ty jich mají hned několik. Na rozdíl od živočichů v nich priony tolik škody nepáchaji. V laboratoři Susan Lindquistové nabyli dojmu, že u kvasinek by mohlo být ještě více prionů, než čtyři, které byly známé do té doby. Skenování genomu kvasinky další oblasti s pravděpodobnými prionovými sekvencemi se to zjistilo. Pro takový způsob pátrání v genomu se razí termín bioinformatika. V tomto případě odhalila 200 kandidátních prion-kódujících sekvencí. Z nich u stovky vytipovaných proteinů vědci provedli testy, zda skutečně mají charakteristické znaky prionů. Těmito znaky jsou odolnost proti detergentům, schopnost tvořit shluky ve skumavce, v níž nejsou žádné další buněčné faktory a schopnost se replikovat v buňkách s následnou tvorbou konglomerátů, jichž se buňky nedokáží zbavovat.
Američtí vědci z Institute for Biomedical Research in Cambridge (Massachusetts) nyní publikovali článek v časopisu Cell, v němž vyjadřují přesvědčeni, že priony jsou pro organismy důležité a že jim umožňují přežít v době, kdy se jim drasticky mění podmínky prostředí. Susan Lindquistová, vedoucí tohoto kolektivu, hlásá zmíněnou kacířskou myšlenku o příznivých vlastnostech prionů již devět let, ale teprve nyní se podařilo toto tvrzení doložit.
Priony spouštějí dědičné změny
Priony u kvasinky Saccharomyces cerevisiae jsou označovány názvem PSI+. Ukázalo se, že svým nositelům propůčují evoluční výhodu. Spouštějí změny, které mohou vytvářet cestu pro adaptaci organismu na měnící se prostředí. Zajímavé na tom je, že tento mechanismus funguje bez účasti DNA i RNA, tedy bez genů. Přesto se jedná o přenos nových vlastností na potomstvo. Dosud bylo u kvasinek známo pět prionů. Nynější proklepnutí kvasinkového genomu ale ukázalo, že proteinů schopných vytvářet zašmodrchaniny (priony) je jen u kvasinek dvacet čtyři.
Mít více prionových proteinů není jen výsadou kvasinek. „Šmodrchajících“ se proteinů máme i my několik. Do lidské rodiny prionových proteinů patří například Doppel a Shadoo. Osel o nich psal v článku věnovaném tajemství BSE.
Mot3
U kvasinek na sebe strhnul pozornost protein Mot3, a jeho prionová forma. Když je tento protein v normálním (nezašmodrchaném) stavu, tlumí geny účastnící se na tvorbě buněčné stěny. Když se ale tento protein zvrhne a zašmodrchá se do podoby prionu, ztratí nad geny zajišťujícími stavbu buněčné membrány svou moc. Geny pro tvorbu buněčné stěny začnou „makat na plné pecky” a výsledkem je ztluštění buněčné stěny. Podle vědců to je reakce na změněné prostředí, ve kterém je málo kyslíku a je pro buňku po nějaké stránce škodlivější.
„Sichr je sichr”
Za příklad drastické změny prostředí může sloužit hroznové víno. Dokud jsou kvasinky na povrchu bobule, cucají si sladkou šťávu a je jim hej. Jakmile spadnou do vylisované šťávy a octnou se v demižónu, nastanou jim krušné časy bez kyslíku, jsou v prostředí plném alkoholu,...
Mnohé z prionových proteinů přítomných v buňce se ale umí přepínat z aktivní do inaktivní formy a naopak. A protože to umí, tak to také dělají. Některé z těchto změn kvasinkám prospějí, jiné uškodí. Ve hře „padni komu padni“ ale některé kombinace přece jen zajistí, že i "utopené" kvasinky v prostředí bez kyslíku přežijí. To je zřejmě biologická podstata funkce prionů - účast ve strategii přežívání.
Že tomu tak je podporuje zjištění, že zhruba jedna z deseti tisíc kvasinek svůj Mot3 protein spontánně (bez příčiny) přemění na prion. Priony u kvasinek mohou být přenášeny z generace na generaci, a to bez nutnosti něco přenášet pomocí genetického materiálu (DNA, RNA). Výsledkem je, že některé z takto „postižených” dceřiných buněk si nesou do života priony. Právě ty se jim ale stávají v nehostinném prostředí prospěšnými. Proto také vědci zjišťují, že každá velká populace kvasinek má některé kolonie s proteinem Mot3 ve formě prionu.
Jeden by řekl, že Švejkovo „sichr je sichr” je právě oním evolučním mechanismem a příčinou toho, proč priony z populací nemizí. Priony jsou pro přežití populací důležité, alespoň u kvasinek to tak platí. Zda podobný profit zajišťují také priony živočichům, na to tento pokus odpověď nedal.ˇ
Pramen: Alberti, S. , Halfmann, R. , King, O. , Kapila, A. & Lindquist, S. Cell 137, 146– 158 (2009).