Пріони відкрив у 1982 р. американський молекулярний біолог, професор Стенлі Прузінер. Це відкриття ознаменувало початок нової ери розвитку біології та медицини, оскільки було виявлено принципово новий тип збудників інфекційних захворювань.
Пріони (від англ. proteinaceous infectious particles, PrP — інфекційні білкові частки) є особливим класом інфекційних агентів, що викликають невиліковні захворювання ЦНС людини та тварин — губкоподібні енцефалопатії. Нині не виявлено жодної нуклеїнової кислоти, яка б була асоційована з пріонами. Інфекційний пріонний білок з аномальною тривимірною структурою здатний каталізувати структурне перетворення гомологічного йому нормального клітинного білка на подібний до себе — пріонний.
Властивості пріонів
- відсутність жодної нуклеїнової кислоти; схильність до агрегації; виникають не лише в результаті зараження (відомі спорадичні та спадкові форми губчатих енцефалопатій); незалежно від походження захворювання воно може бути передано далі інфекційним шляхом; передача збудника між різними біологічними видами ускладнена через різницю в первинній структурі PrP. Проте, це не перешкоджає, а лише утруднює передачу інфекції від особин одного виду особинам іншого. Тому існує можливість зараження людини пріонними хворобами тварин Підтвердженням цього може бути ідентичність ліній пріонів, виділених від хворих з новим варіантом хвороби Крейтцфельдта — Якоба та від корів із трансмісивною губкоподібною енцефалопатією на відміну від більшості інших збудників інфекційних захворювань, зокрема вірусів, пріони дуже стійкі до різноманітних фізико-хімічних факторів.
Основним компонентом фібрил, які виявляються в мозку хворих на губчаті енцефалопатії, є білок з молекулярною масою 27-30 кДа (PrP 27-30). За фізико-хімічною характеристикою це сіалопротеїн (олігосахаридовмісний мембранний білок із залишками сіалової кислоти). Він складається з 254 амінокислот, включаючи 22-членний N-кінцевий сигнальний пептид.
Клітинним аналогом інфекційного пріонного PrPSc (від англ. scrapie) є нормальний білок PrPc (від англ. cell). Різниця між ними полягає у високій резистентності PrPSc до дії протеаз, нерозчинності після екстракції, здатності накопичуватися у вторинних лізосомах та посттрансляційній модифікації.
Встановлено, що перетворення (конверсія) нормального пріонного білка на його інфекційну форму — посттрансляційний процес. Аналіз вторинної структури PrPSc показав, що цей перехід характеризується значними структурними змінами самого пріону. Незважаючи на однакову первинну структуру (амінокислотну послідовність), клітинна форма PrPc містить 42 % а-спіралей і майже не містить р-ланцюгів (лише 3 %), а інфекційна PrPSc — 30 % а-спіралей та 43 % р-ланцюгів.
Для пояснення перетворення білка PrPc на PrPSc запропоновано дві моделі.
«Гетеродимерна» модель. Пріонний стан притаманний мономеру білка PrP, а конформаційне перетворення молекули PrPc на форму PrPSc відбувається під час її зв’язування з мономером PrPSc. Після того як білок PrPc набуває пріонних властивостей, димер дисоціює, і дві звільнені молекули PrPSc можуть брати участь у нових конформаційних переходах. Процес нагадує ланцюгову реакцію та потенційно може забезпечувати швидке перетворення більшості молекул PrP на пріонну форму Агрегація молекул PrPSc при цьому розглядається як вторинне явище, не пов’язане з конформаційною перебудовою як такою.
«Полімеризаційна» модель. Процеси конформаційної перебудови білка PrP та його агрегація нерозривно пов’язані, і перетворення білка PrPc на форму PrPSc відбувається під час його приєднання до олігомеру, що складається з молекул PrPSc. Отже, цей процес нагадує кристалізацію. Олігомери PrPSc є «зародками» кристалізації. Агрегація білка PrPSc (бляшки) у тканинах мозку хворих на пріонні захворювання зазвичай містять ниткоподібні чи паличкоподібні скупчення цього білка, що свідчить про його впорядковану полімеризацію.
Нині ідентифіковано шість основних пріонних захворювань тварин. З них найбільше економічне значення мають скрепі та губкоподібна енцефалопатія корів.
На ГЕК хворіє доросла рогата худоба, а також домашні коти (72 випадки в Англії й один у Норвегії), пуми, оцелоти, антилопи, чорнохвості олені, гепарди, у лабораторних умовах — білі миші. Основною причиною виникнення хвороби є використання для годівлі м’ясо-кісткового борошна, виготовленого із загиблих від скрепі овець. Контактно від тварини до тварини хвороба не передається.
Діагностика пріонних захворювань здійснюється специфічними імунологічними тестами. Надійних методів лікування пріонних захворювань поки що не існує, хоча їх пошук проводиться досить ефективно.