Излечение прионов (обратная конверсия): Hsp104
Интересной особенностью дрожжевых прионов является обратная конверсия, т.е. возможность исчезновения прионного детерминанта и приобретение нормальной, функционирующей формы белка, не образующей агрегаты. Поддержание детерминанта [Psi+] клетками дрожжей зависит от концентрации шаперона Hsp104 , причем эта зависимость на фенотипическом уровне носит удивительный характер: как полное отсутствие шаперона, так и его сверхэкспрессия приводит к элиминации [ Psi+ ] [ Chernoff ea 1995 ]. Видимо для существования детерминанта нужен некоторый оптимальный уровень концентрации Hsp104 [ Тер-Аванесян ea 1998 ]. Однако, сверхэкспрессия Hsp104 не элиминирует детерминанты [ URE3 ] [ Wickner, ea 1999 ] и [ Pin ] [ Derkatch ea 1997 ].
Рассмотрим действие Hsp104 на молекулярном уровне. Одной из функций этого шаперона является разрушение частично денатурированных белков, образующих агрегаты. Анализ последствий сверхэкспрессии показывает, что увеличение внутриклеточной концентрации Hsp104 приводит к разрушению агрегатов и накоплению растворимой формы Sup35 . Видимо при элиминации [Psi+] происходит полное разрушение агрегатов Sup35 [ Тер-Аванесян ea 1998 ].
Делеция гена Hsp104 элиминирует детерминант. Для объяснения этого факта существуют две гипотезы.
1. Агрегаты прионных белков представляют собой фибриллы. Тер-Аванесян с сотрудниками предположили, что Hsp104 действует на прионные фибриллы Sup35 так же, как и на другие белковые агрегаты. При этом происходит фрагментация фибрилл, сопровождающаяся увеличением количества концов, по которым происходит полимеризация (конверсия). Следовательно, частичное разрушение фибрилл увеличивает общую скорость полимеризации. Кроме этого фрагментация необходима для стабильного наследования детерминанта, когда отрезки фибрилл переходят в дочерние клетки. При отсутствии шаперона фрагментацияя происходить не будет, поэтому белок Sup35 будет находиться в клетке в виде одного агрегата - единственного центра полимеризации; он будет медленно осуществлять конверсию, и, возможно, не будет разделен между дочерними клетками. В таких условиях наследование [Psi+] будет затруднено и через некоторое время прионный фенотип исчезнет [ Тер-Аванесян ea 1999 ].
2. Существует и другое объяснение, предложенное Линдквист с сотрудниками, согласно которому шаперон Hsp104 участвует в самом S/A переходе. Соответственно, когда его нет, то [Psi+] просто не образуется. Здесь можно различать две возможности:
1. Hsp104 необходим для предварительной укладки белка в
компетентную S-форму, способную к S/A переходу.
2. Hsp104 прямо катализирует и прямой и обратный S/A переходы, сборку и разборку агрегатов соответственно. Уровень, на котором устанавливается равновесие зависит от концентрации Hsp104. Например, сверхэкспрессия сдвигает равновесие в сторону разборки агрегатов.
