Распространенность прионов в природе
Все известные на сегодняшний день прионные белки S. cerevisiae имеют ряд аналогичных черт. Все они образуют амилоидо-подобные агрегаты. Кроме того, все дрожжевые прионы имеют схожую аминокислотную последовательность, сильно обогащенную остатками аспарагина и глутамина . Этим свойством обладают также некоторые амилоидные белки человека, например, хантингтин . В работе Perutz et al. (1994) показано, что богатые остатками глутамина последовательности склонны формировать амилоидные фибриллы in vitro. Что делает возможным предсказание прионных свойств белков на основе анализа последовательности и наличия в их составе большого количества остатков глутамина и аспарагина. Такой анализ у разных организмов проведен в исследованиях Michelitsch and Weissman (2000) . Было показано, что в геноме S. cerevisiae 1,69% открытых рамок считывания (107 полипептидов) кодируют последовательности, богатые остатками глутамина и аспарагина. У Drosophila melanogaster найдено 472 таких рамкок считывания, или 3,47% генома. Из чего следует, что потенциальные прионы могут составлять достаточно большую часть протеомов и являются распространенным явлением. Однако необходимо добавить, что не все прионные белки имеют последовательности, богатые остатками аспарагина и глутамина, например в PrP и HET-s их нет.
Можно полагать, что феномен прионов и амилоидов гораздо шире распространен в природе, чем это известно на сегодняшний день, и необязательно связан с развитием заболеваний.
Известно, что аспарагин/глутамин-богатые области встречаются у дрожжевых прионных белков, таких как Sup35 , Ure2 , Rnq1 , а также в составе белка PrP . Поэтому при поиске белков-кандидатов в прионы исследователи руководствуются поиском белков именно с такими областями. У Drosophila melanogaster выявлено 3.47% таковых от общего количества открытых рамок считывания, у Chaenorhabditis еlegans - 1.00% и, наконец, у S. сerevisiae - 1.69%. У S. cerevisiae в списке таких белков транскрипционные и трансляционные факторы, нуклеопорины, ДНК- и РНК- связывающие белки, белки везикулярного транспорта и белки процессинга РНК, различные киназы и некиназные сигнальные белки, белки плазматической мембраны (Michelitsch and Weissman, 2000 ).
Становятся известными новые цитоплазматически наследуемые прионные детерминанты у дрожжей. Это прионные белки, Rnq1 [ Sondheimer ea 2000 ] и New1 [ Santoso ea 2000 ], для которых пока неизвестен фенотипический эффект; детерминанты [ Tau ], [ISP+], [GAR+] Saccharomyces cerevisiae, [cif] Schizosaccharomyces pombe. Все эти цитоплазматически наследуемые детерминанты имеют основные прионные свойства. Ведется поиск белков, отвечающих за признаки [ISP+] и [GAR+].
Детерминант [ISP+] (Inversion of Suppressor Phenotype) S. cerevisiae, возможно определяющий прионное состояние транскрипционного фактора Sfp1 ( Ter-Avanesyan et al., 2005 ), был обнаружен как антисупрессор двух супрессорных мутаций гена SUP35 (фактор терминации трансляции eRF3 ) ( Volkov et al., 2002 ). Прионный белок Sup35 не оказывает влияния на детерминант [ISP+]. Может быть [ISP+] представляет собой прионную форму неизвестного белка, взаимодействующего с С-концом Sup35, отвечающим за терминацию трансляции. [ISP+] доминантно наследуется по цитоплазматическому типу и "излечивается" с помощью GuHCl . Однако, в отличие от [PSI+] , он не зависит от функции шаперона Hsp104 .
Детерминант [GAR+] дрожжей S. cerevisiae способен сообщать устойчивость к негидролизуемому аналогу глюкозы - D-(+)-глюкозамину ( Brown and Lindquist, 2005 ). [GAR+] обладает всеми генетическими свойствами дрожжевых прионов, он передается с помощью цитодукции и не возникает в штаммах с делецией шаперонов Ssa1 и Ssa2 семейства Hsp70 .
У дрожжей Schizosaccharomyces pombe обнаружен прионоподобный детерминант [cif] (calnexin independence factor ), обеспечивающий выживание дрожжевых клеток в отсутствие жизненно-важного шаперона эндоплазматического ретикулума - кальнексина (Cnx1) ( Collin et al., 2004 ; Beauregard et al., 2005 ). Сверхэкспрессия гена cnx1 с удаленной областью центрального высоко консервативного домена белка Cnx1 приводит к появлению фенотипа Cin (Calnexin independence) . Он наследуется доминантно, передается в мейозе большинству потомков, а также передается в результате белковой трансформации клеточными экстрактами, без нуклеиновых кислот ( Collin et al., 2004 ). Обработка таких экстрактов протеиназой К сильно снижает эффективность передачи состояния Cin, что говорит в пользу белковой природы фактора независимости от кальнексина [cif]. Так был идентифирован ген cif1 , сверхэкспрессия которого приводила к фенотипу Cin. Белок Cif1 образует прионоподобные фибриллы in vitro, трансформация которыми индуцирует Cin фенотип. Функция прионного белка Cif1 пока не выяснена.
Детерминант [Tau] может модулировать функцию терминации трансляции, влияя на детерминант [Psi+] (Лекции Тер-Аванесяна).
