Прионные детерминанты Q-богатых дрожжевых белков
Некоторые нехромосомно наследуемые генетические детерминанты дрожжей, определяющие характерные для них фенотипы, не удавалось связать с какой-либо нуклеиновой кислотой, принадлежащей плазмидам, вирусам или митохондриям ( Tuite et al., 1982 ; Cox et al., 1988 ). Необычность их свойств долгое время оставалась совершенно непонятной, пока не была высказана гипотеза, которая связывала эти детерминанты с прионоподобным поведением некоторых клеточных белков ( Wickner, 1994 ).
Детерминант [Psi+] определяется измененной конформацией Sup35 , которая позволяет мономерам белка ассоциировать в крупные агрегаты. Cтруктура агрегатов характеризуется большим содержанием бета-складчатых областей, а сами агрегаты состоят из фибриллярных полимеров ( Glover et.al., 1997 ), устойчивых к 2% SDS. Эти фибриллы слипаются в более крупные агрегаты. Фибриллы видны в электронном микроскопе, их наличие показано in vitro для Sup35, Rnq1 ( детерминант [Pin+] ) и Ure2 при использовании очищенных белков ( Vitrenko et al. 2007 ; Shorter, Lindquist. 2006 ).
Для передачи [Psi+] , [Pin+] и [Ure3+] достаточно чистого белка, упакованного в агрегаты ( Patel, Liebman, 2006 ; King, Diaz Avalos, 2004 ). In vivo эти детерминанты наследуются при делении клеток в виде фибрилл или фрагментов агрегатов ( Kushnirov, Ter-Avanesyan, 1998 ). Поэтому способность крупного агрегата к дроблению является определяющим свойством приона, необходимым для его наследования и обуславливающим его инфекционность. Дробление осуществляется шапероном из семейства Hsp100 - Hsp104 , не имеющего гомологов у млекопитающих. Кроме того, in vitro прионные фибриллы и агрегаты способны затравлять полимеризацию белка с "нормальной" конформацией в лизатах и в растворах очищенного белка. Эти затравки часто называют "семенами" (seeds) .
Экспериментально показано, что [Psi-] лизат может быть конвертирован в [Psi+] форму добавлением небольшого количества [Psi+] лизата ( Paushkin et al. 1997 ). В дальнейшем прион может поддерживаться практически бесконечно при последовательном затравлении небольшими аликвотами из лизатов, конвертированных в [Psi+] в предыдущем раунде. Именно на затравлении и дроблении основана инфекционность прионных белков.
Важная особенность [Psi+] и других прионных детерминант дрожжей - способность зарождаться de novo как in vivo так и in vitro. При наличии детерминанта [Pin+] и оверэкспрессии Sup35 , [Psi+] с некоторой вероятностью возникает спонтанно, [Pin+] же может спонтанно возникать независимо от [Psi+]. Зависит ли возникновение [Pin+] от каких-либо других детерминант предстоит выяснить. In vivo взаимодействие [Pin] и [Psi] объясняется тем, что агрегаты Rnq1 могут затравлять полимеризацию Sup35 при его оверэкспрессии. Однако гомополимеризация эффективнее гетерополимеризации, поэтому по прошествии некоторого времени агрегаты оказываются раздельными, а не смешанными ( Derkatch et al. 2004 ). In vitro мономерный Sup35 способен к спонтанной полимеризации без каких- либо затравок ( Shorter, Lindquist 2006 ).
