Формирование прионов [PSI+] отменяет накопление красного пигмента, образующегося в результате мутации в гене ade1 (снизу), в результате чего колонии дрожжей становятся белыми (сверху)

Прионы грибов — наследуемые белковые агрегаты, способные передаваться между клетками без участия нуклеиновых кислот внутри грибов. В отличие от прионов, вызывающих заболевания у животных и человека, грибные прионы не обязательно патогенны и могут выполнять регуляторные функции в клетке.

Грибные прионы впервые были описаны у дрожжей Saccharomyces cerevisiae и выявлены у ряда других грибов. Они представляют собой белки с аномальной конформацией, способные индуцировать такое же состояние у своих нормальных аналогов. Основной механизм их наследования связан с самоподдерживающейся измененной структурой, передающейся в ходе клеточного деления.

Исследование грибных прионов играет важную роль в понимании механизмов эпигенетического наследования и белковой агрегации, что может способствовать изучению заболеваний, связанных с прионами у животных и человека. Кроме того, грибные прионы рассматриваются как потенциальные инструменты для биотехнологии и синтетической биологии.

История Белки, способные к передаче их конформации по наследству, то есть неменделевской наследственности, были открыты у дрожжей Saccharomyces cerevisiae Ридом Уикнером (англ. Reed Wickner) в начале 1990-х. Из-за сходства с прионами млекопитающих эти альтернативные наследуемые конформации белков были названы прионами дрожжей. Позже прионы были открыты и у гриба Podospora anserina.

Группа Сьюзан Линдквист (англ. Susan Lindquist) из Института Уайтхед показала, что некоторые прионы грибов не связаны с каким-либо болезненным состоянием, а могут играть полезную роль. Однако, исследователи из NIH предоставили аргументы в пользу того, что прионы грибов могут снижать жизнеспособность клеток. Поэтому вопрос о том, являются ли прионы грибов болезнетворными агентами или же они играют некую полезную роль, остаётся нерешённым.

По состоянию на 2012 год известно 11—12 прионов у грибов, в том числе: семь у Saccharomyces cerevisiae (Sup35, Rnq1, Ure2, Swi1, Mot3, Cyc8, Sfp1, Mca1', вакуолярная протеаза B и Mod5) и один у Podospora anserina (НЕТ-s, МАР-киназы).

Из них наиболее хорошо изучен фактор терминации трансляции Sup35 (гомолог eRF3). Клетки, в которых присутствует прионная форма Sup35, называются клетками [PSI+] (см. илл.). Такие клетки имеют изменённое физиологическое состояние и изменённый уровень экспрессии некоторых генов, что позволило выдвинуть гипотезу о том, что у дрожжей образование прионов может играть адаптативную роль.

Статья об открытии приона Mca1 была впоследствии отвергнута, так как воспроизвести результаты эксперимента не удалось. Большинство прионов грибов основаны на глутамин/аспарагин-богатых повторах, исключениями являются Mod5 и HET-s.

Исследования прионов грибов убедительно подтверждают «чисто белковую» гипотезу, так как очищенные белки, выделенные из клеток с белками в прионной форме, демонстрировали способность перестраивать белки нормальной формы в прионную in vitro, и при этом свойства данного штамма приона сохраняются. Был также отчасти пролит свет на прионные домены, то есть домены белка, осуществляющие изменение конформации другого белка в прионную. Прионы грибов помогли представить возможный механизм перехода из нормальной формы в прионную, относящийся ко всем прионам, хотя прионы грибов и отличаются от инфекционных прионов млекопитающих отсутствием кофактора, необходимого для размножения. Особенности прионного домена могут варьировать у различных видов. Например, свойства, присущие прионным доменам прионов грибов, не встречаются у прионов млекопитающих.

Как упоминалось выше, прионы грибов, в отличие от прионов млекопитающих, передаются следующему поколению. Иными словами, у грибов существует механизм прионной (белковой) наследственности, который может служить ярким примером истинно цитоплазматического наследования.

Список +Прионы грибовБелокХозяинНормальная функцияПрионная формаПрионный фенотипГод открытияUre2pS. cerevisiaeРепрессор усвоения азота[URE3]Способность усваивать уреидосукцинат в качестве источника азота1994Sup35pS. cerevisiaeФактор терминации трансляции[PSI+]Повышение частоты прочитывания стоп-кодонов1994HET-SP. anserinaФактор цитоплазматической несовместимости[Het-s]Образование гетерокариона только между совместимыми штаммами1997Вакуолярная протеаза BS. cerevisiaeУменьшение продолжительности жизни клеток, нарушения мейоза[β]Нарушения деградации клеточных белков в условиях голода2003MAP-киназыP. anserinaУсиление пигментации, медленный рост[C]неизвестно2006Rnq1pS. cerevisiaeФактор, усиливающий образование прионов[RNQ+], [PIN+]Способствует агрегации других белковоткрытие неподтвержденоMca1*S. cerevisiaeПредполагаемая каспаза дрожжей[MCA+]неизвестно2008Swi1S. cerevisiaeИзменение конформации хроматина[SWI+]Плохой рост на некоторых источниках углерода2008Cyc8S. cerevisiaeТранскрипционный репрессор[OCT+]Дерепрессия транскрипции многих генов2009Mot3S. cerevisiaeЯдерный транскрипционный фактор[MOT3+]Транскрипционная дерепрессия анаэробных генов2009Sfp1S. cerevisiaeПредполагаемый регулятор транскрипции[ISP+]Антисупрессия2010Mod5S. cerevisiaeнеизвестно[MOD+]неизвестно2012

См. также Прионы Прионные заболевания Тау-белок

Примечания

Категория:Инфекционные заболевания