Введение к работе
Актуальность темы. Одно из выдающихся событий, произошедших в биологии в последнее десятилетие, заключается в обосновании и быстром развитии концепции прионного наследования. Эта концепция постулирует существование ранее неизвестного способа передачи информации от клетки к клетке, основанного на специфическом изменении конформационного и, как следствие, функционального состояния некоторых белков, и последующем автокаталитическом поддержании этого состояния ("белковая наследственность").
Хотя существование этого механизма наследования доказано пока только для низших эукариот - грибов-аскомицетов - формирование прионной концепции связано с изучением особой группы инфекционных нейродегенеративных заболеваний человека и животных. К ним относятся, в частности, болезнь Крейцфельдта-Якоба и куру у человека, скрепи овец, губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота. Возбудителем этих заболеваний является клеточный белок РгР, находящийся в особом конформационном состоянии, называемом прионным (Prusiner, 1991). Главные особенности этого состояния заключаются в способности прионной формы белка служить своего рода конформационной матрицей для аналогичного превращения нормальных изомеров РгР, а также выраженная склонность к олигомеризации. Следствием первого свойства является способность приона к автокаталитическому поддержанию, следствием второго - образование характерных амилоидных агрегатов в пораженных тканях центральной нервной системы.
Аналогия с прионами млекопитающих была использована для объяснения природы двух нехромосомных наследственных детерминантов дрожжей Saccharomyces cerevisiae: [PSt] и [URE3]. (Wickner, 1994). Согласно гипотезе Викнера они представляют собой конформационные изомеры белков Sup35 и Ure2, сходные по свойствам с прионной формой белка РгР. Эта гипотеза быстро получила генетические и биохимические доказательства. Обнаружение прионов у дрожжей явилось чрезвычайно важным событием, так как свидетельствовало о биологической универсальности этого феномена. Действительно, еще один прионоподобный наследственный детерминант был обнаружен вскоре у плесневого аскомицета Podospora anserina (Coustou et al., 1997). В настоящее время с точки зрения прионной концепции могут быть объяснены свойства еще нескольких детерминантов дрожжей и плесневых грибов.
Открытие прионов у дрожжей - модельного эукариотического организма - привело к быстрому прогрессу в исследовании прионного
феномена. Исследования дрожжевых прионов вносят существенный
вклад в изучение механизмов прионной конверсии белков, позволяют
изучать распространение прионов в природе, являются основой для
изучения молекулярных механизмов белковой наследственности.
Целью исследования явилось изучение ранее неизвестного
наследственного детерминанта дрожжей, проявляющего
антисупрессорный эффект по отношению к некоторым мутантным аллелям гена SUP35 и имеющего предположительно прионную природу. В задачи работы входило получение доказательств прионоподобной природы детерминанта, сравнение его свойств со свойствами другого дрожжевого приона участвующего в контроле трансляции, фактора [Р5Ґ], выяснение зависимости возникновения и поддержания обнаруженного детерминанта от гена SUP35.
Научная новизна исследования. Обнаружен новый нехромосомный детерминант дрожжей, проявляющий свойства, характерные для наследственных детерминантов белковой природы - прионов. Этот детерминант участвует в контроле точности трансляции на этапе терминации и является пятым по счету генетическим детерминантом дрожжей, прионные свойства которых доказаны или обсуждаются. Обнаружение нового детерминанта дрожжей со свойствами приона может внести важный вклад в происходящее в настоящее время формирование теории белковой наследственности. Практическая ценность. Изучение прионов дрожжей позволяет разрабатывать удобные модели для изучения прионных заболеваний млекопитающих, поскольку считается, что молекулярные механизмы прионного превращения белков универсальны. В связи с этим обнаружение нового прионоподобного детерминанта у дрожжей открывает дополнительные возможности в конструировании таких моделей и в их последующем использовании для разработки методов диагностики и лечения нейродегенеративных заболеваний человека и животных.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на Конференции по генетике и молекулярной биологии дрожжей (США, Мадисон, 1996), на XII Симпозиуме по структуре и функции клеточного ядра (Санкт-Петербург, 1996), на Конференции по генетике и молекулярной биологии дрожжей (США, Мэриленд 1998), на II Съезде ВОГиС (Санкт-Петербург, 2000).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи и 4 тезисных сообщения.
Структура и объем работы. Работа изложена на 125 страницах, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 155 наименований. Работа содержит 19 таблиц и 23 рисунка.