Прионные заболевания представляют собой группу фатальных нейродегенеративных патологий, вызываемых неправильной укладкой прионного белка (PrP). В то время как у млекопитающих эти заболевания хорошо изучены, у птиц до настоящего времени не зарегистрировано ни одного случая прионной инфекции. Интересно, что несмотря на обширные исследования гена прионного белка (PRNP) у млекопитающих, генетические вариации этого гена у птиц, в частности у воробьев, остаются практически неизученными. Новое исследование, опубликованное в Frontiers in Veterinary Science, впервые раскрывает генетическое разнообразие PRNP у воробьев (Passer montanus) и его потенциальное значение для понимания устойчивости птиц к прионным патологиям.
Генетическое богатство прионного гена воробьев
Исследователи проанализировали кодирующую область гена PRNP из геномной ДНК 44 особей воробьев. В ходе анализа было выявлено 24 полиморфизма, включая 9 несинонимичных замен (приводящих к изменению аминокислотной последовательности белка) и 3 вставки/делеции (индел). Авторы провели комплексный анализ генотипов, аллелей и гаплотипов, а также неравновесное сцепление (LD) между однонуклеотидными полиморфизмами (SNP) и вариантами вставок/делеций.
Для прогнозирования функционального влияния выявленных полиморфизмов исследователи применили целый арсенал биоинформатических инструментов, включая PolyPhen-2, SIFT, AMYCO, SODA и MutPred-Indel. Дополнительно проводилось структурное моделирование для оценки влияния несинонимичных замен на конформацию белка.
Критические мутации и их потенциальное влияние
Среди выявленных полиморфизмов замена A121V (аланин на валин в позиции 121) показала наиболее выраженное негативное влияние на структуру белка. Согласно прогнозам, эта мутация вызывает значительные структурные нарушения и повышает амилоидогенный потенциал прионного белка воробьев. Также заметное отрицательное воздействие на стабильность белка могут оказывать замены L5P и W105R.
Особый интерес представляют выявленные вставки/делеции. В частности, делеция c.190_207delAACCCGGGCTACCCCCAC и вставка c.243_244insAACCCCGGCTACCCCCAC предположительно снижают растворимость белка, в то время как вставка c.225_226insAACCCGGGCTACCCCCAC, напротив, увеличивает растворимость.
Сравнительный анализ также выявил, что прионный белок воробья по длине сопоставим с белком перепела, при этом у обоих видов присутствует по восемь гексапептидных повторяющихся единиц — структурных элементов, играющих важную роль в конформации белка.
Результаты этого исследования закладывают фундамент для дальнейшего изучения механизмов устойчивости птиц к прионным инфекциям. Понимание генетических особенностей PRNP у воробьев может пролить свет на причины отсутствия у птиц прионных заболеваний, что в перспективе может быть использовано для разработки новых подходов к профилактике и лечению прионных патологий у других видов животных и человека.