Взаимодействие прионов в клетке
Ряд данных свидетельствует о том, что в клетке происходит взаимодействие одних прионов с другими. Самым ярким тому примером является зависимость возникновения [PSI+] de novo от детерминанта [PIN+] . Считается, что детерминант [PIN+] отражает прионное состояние белка Rnq1 , однако в качестве [PIN+] может выступать и [URE3] : после цитодукции между штаммом-донором [URE3] и штаммом-реципиентом с делецией гена rnq1 при сверхэкспрессии Sup35NM5 - GFP образовывались крупные флуоресцирующие агрегаты в виде точек и колец. Что является диагностическим признаком индукции [PSI+]. Кроме того, сверхэкспрессия белка New1 может способствовать образованию [PSI+]: одновременная сверхэкспрессия Sup35 и New1 в [pin-] штамме вызвает появление нонсенс супрессорного фенотипа с частотой, сопоставимой с частотой индукции [PSI+] при сверхэкспрессии Sup35-GFP в [PIN+] штаммах ( Oscherovich and Weissman, 2001 ). Интересно, что [PSI+] может способствовать появлению наследуемых прионных агрегатов Rnq1 в процессе некоторого времени хранения [PSI+] штаммов ( Derkatch et al., 2000 ). Кроме того обнаружено, что [URE3] способствует появлению агрегатов Rnq1 de novo ( Derkatch et al., 2001 ).
Таким образом, показано, что прионные агрегаты Rnq1 и [PSI+] взаимно влияют на появление друг друга de novo, а также, появление de novo обоих этих прионов усиливается [URE3]. Видимо, усиление образования одного приона другим является распространенным феноменом и может оказаться основным принципом регуляции.
Были выдвинуты два предположения, почему для возникновения [PSI+] de novo требуются прионные агрегаты Rnq1:
- I. Rnq1 в неприонном состоянии является ингибитором полимеризации Sup35 , при включении в состав прионных фибрилл его концентрация уменьшается, что дает возможность для полимеризации Sup35. Если бы это было так, то делеция гена RNQ1 инактивировала бы белок- ингибитор и клетки имели бы фенотип [PIN+] , однако это не так, поскольку такие клетки сохраняют фенотип [pin-];
- II. Прионные агрегаты Rnq1 способствуют возникновению [PSI+] de novo ( Derkatch et al., 2001 ). В этом случае рассматриваются две модели.
Согласно модели титрования ингибитора, белок (им может быть и шаперон ) ингибирует образование de novo прионных агрегатов Sup35 "разбиением" начального прионного "семени" ( рис. 5 ). Присутствующие агрегаты Rnq1 изолируют этот белок, что дает возможность агрегату развиваться далее. Открытие того, что Sup35 , Ure2 , Rnq1 , PrP спонтанно образуют фибриллы in vitro согласуется с данной моделью, т.к. в таких условиях отсутствует ингибиторный белок. Однако условия in vitro слишком отличаются от условий in vivo, поскольку могут отсутствовать некоторые клеточные факторы, которые обычно задерживают спонтанное образование прионных агрегатов, но не изолируются агрегатами [PIN+]. Фактом против является и то, что усиленная сверхэкспрессия Sup35 должна преодолеть ингибирование, однако этого не происходит ( Derkatch et al., 2000 ). Еще одним аргументом против служит то, что Hsp104 не ингибирует образование агрегатов de novo ( Zhou et al., 2001 ).
Модель перекрестного затравления предполагает, что прионные полимеры Rnq1 являются затравкой для начала полимеризации Sup35 ( Derkatch et al., 2001 ) ( рис.6 ). Эффективность затравления определяется степенью сродства матрицы и субстрата, поэтому частота возникновения [PSI+] в клетках [PIN+] не столь высока. На настоящий момент вторая гипотеза выглядит наиболее вероятной. Так, было показано, что агрегаты Sup35NM-GFP колокализуются с агрегатами Rnq1 в процессе индукции [PSI+] de novo, а фибриллы Rnq1, образованные in vitro, ускоряют прионный переход Sup35NM in vitro ( Derkatch et al., 2004 ).
