Prioni

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Nell’articolo di oggi parleremo di un tipo molto particolare di agenti patogeni, chiamati prioni, essi però non sono patogeni a cui siamo comunemente abituati, sono infatti molto diversi dai microrganismi che ci circondano e che normalmente ci infettano. I prioni sono particolari in questo senso perchè non sono delle forme di vita, sono semplicemente delle proteine. Ma allora come fanno delle semplici proteine a farci ammalare? Se cercassimo di dare una spiegazione logica, potremmo pensare che essi agiscano come delle tossine, alcune di queste ultime infatti sono proteiche, tuttavia i prioni non agiscono in questo modo, infatti basta una sola molecola proteica prionica per provocare la malattia, mentre nel caso delle tossine, la molecola in questione dovrebbe essere presente in moltissime copie.

La particolarità dei prioni è che possiedono la caratteristica di moltiplicarsi pur non essendo organismi viventi, ma questo come è possibile? Sembrerebbe illogico, infatti questa capacità appena citata violerebbe il dogma centrale della biologia molecolare, il quale recita: il flusso dell’informazione genetica è monodirezionale, parte dagli acidi nucleici per arrivare alle proteine, senza considerare un percorso inverso, ovvero che delle proteine codifichino per un acido nucleico. Alla luce di ciò, i prioni, per rispettare il dogma centrale, dovrebbero essere in grado di replicare se stessi senza passare per un acido nucleico, ed è proprio quello che avviene. In questo articolo parleremo della scoperta dei prioni, della loro struttura, delle malattie che provocano e della strategia che utilizzano per replicarsi all’interno dell’ospite.

I prioni, che come già detto sono delle proteine, sono stati scoperti la prima volta in Papua Nuova Guinea in una tribù indigena flagellata da una malattia che i membri della tribù stessa chiamavano “kuru”, questa malattia, a livello anatomico, era caratterizzata da una degenerazione del tessuto nervoso che portava l’individuo affetto alla perdita delle più elementari capacità motorie, comunicative e cognitive, ed infine alla morte. Il prione responsabile di questa malattia è una proteina che una volta entrata nel corpo, attraverso il sangue, migra verso il sistema nervoso centrale e vi si insedia, senza possibilità di rimozione. L’aumento progressivo di proteine prioniche nel tessuto nervoso porta alla morte del tessuto stesso e alla formazione di cavità nella massa cerebrale rendendola simile ad una spugna.

Questa tribù di indigeni era particolarmente soggetta a contrarre questo prione poichè fra i membri vi era il culto del cannibalismo, infatti, la credenza comune fra gli indigeni affermava che nutrendosi del cervello di un defunto si potesse avere accesso alla conoscenza che egli aveva accumulato durante la vita. Facendo così però, ai prioni contenuti nel cervello del defunto (nel caso ve ne fossero stati) verrebbe aperta una via preferenziale diretta al nuovo ospite da infettare. Le proteine prioniche infatti sono molto stabili, possono resistere alla digestione, possono venire assorbite nell’intestino e possono poi raggiungere il cervello.

Le proteine prioniche conosciute sono diverse ma tutte provocano patologie che prendono il nome di encefalopatie spongiformi, per via dell’aspetto che il tessuto nervoso assume simile ad una spugna. Sono malattie ad oggi incurabili e mortali nel cento per cento dei casi, tuttavia le proteine prioniche non sono così diffuse nell’ambiente e questo per due motivi. Il primo motivo è che i prioni non essendo organismi viventi, sono inerti, non hanno quindi la capacità di migrare attivamente verso un nuovo ospite, il contagio avviene solo casualmente. Il secondo motivo è che quando un prione infetta un ospite, esso non ha modo di diffondersi ad altri individui vicini, ma rimane confinato all’interno dell’ospite stesso, portandolo si alla morte, ma venendo a sua volta consumato insieme al corpo dai processi di decomposizione. Fra gli indigeni in Papua Nuova Guinea la diffusione dei prioni era così frequente perchè gli indigeni stessi si infettavano con i prioni nei cervelli delle persone decedute, se avessero smesso di attingere direttamente dalla fonte della malattia probabilmente non sarebbero stati così colpiti.

Sfortunatamente però, le poche proteine prioniche nell’ambiente sono molto difficili da estirpare, infatti a differenza di molti patogeni viventi, i prioni rimangono intatti anche in presenza di intensi trattamenti, come un riscaldamento ad alte temperature, a forti dosi di radiazioni ionizzanti o al trattamento con i migliori disinfettanti. Sono inoltre capaci, come dimostrato nella vicenda in Papua Nuova Guinea, di resistere all’acidità dei succhi gastrici coinvolti nella digestione.

Il caso in Papua Nuova Guinea tuttavia rimane solo uno dei tanti casi di infezioni da prioni che la scienza conosce. La malattia da prioni più nota all’opinione pubblica è l’encefalopatia spongiforme bovina, meglio noto come “morbo della mucca pazza”. Questa malattia prionica colpì una popolazione di bovini dell’Inghilterra e tramite il consumo di carni contenenti tracce di tessuto nervoso, potè trasferirsi all’uomo. Negli ultimi venticinque anni questa malattia ha ucciso più di duecento persone in Unione Europea.

Resta quindi una domanda a cui rispondere: com’è possibile che una sola molecola proteica, incapace di replicarsi con metodi standard, si diffonda macroscopicamente in un intero tessuto portandolo a morte certa?

Quello che si è scoperto è che le proteine prioniche patologiche sono una variante di proteine che il nostro tessuto nervoso produce in maniera autonoma, queste proteine prioniche “buone”, chiamate proteine prioniche cellulari, non sono dannose per l’organismo, infatti il sistema nervoso centrale le produce e dopo circa sei/otto ore se ne libera, per poi tornare a produrle da capo. E’ noto che le proteine prioniche cellulari sono in grado di legare ioni rame e si pensa che in qualche modo siano responsabili nei processi cerebrali della memoria a lungo termine, tuttavia la loro precisa funzione rimane sconosciuta.

Ciò che però è importante capire è che le proteine prioniche che provocano la malattia sono delle varianti di quelle cellulari localizzate nel cervello e la particolarità delle proteine prioniche patogene è che una volta raggiunto il neurone, trovano all’interno di esso una moltitudine di proteine prioniche cellulari. La struttura di quelle patogene le rende in grado di catalizzare reazioni di conversione che interessano tutte le proteine prioniche cellulari facendole diventare proteine prioniche patogene come in una sorta di gigantesco effetto domino. Ecco come un singolo prione riesce a diffondersi in tutto l’organismo pur rimanendo incapace di moltiplicarsi, lo fa modificando le proteine prioniche cellulari già presenti.

Dal punto di vista chimico le proteine prioniche patogene sono forme più stabili delle proteine prioniche cellulari e questa stabilità incredibile le rende più difficili da degradare. Il mancato smaltimento di queste proteine porta alla formazione di ammassi chiamati “placche amiloidi”, simili a quelli rinvenuti nelle malattia di Alzheimer, che a lungo andare ingombrano il citoplasma del neurone andando ad interferire con la normale routine cellulare, portando alla morte della cellula. La degenerazione encefalica provocata da un prione arrivato dall’esterno è un processo molto lento e la malattia prima di manifestarsi può rimanere silente anche per molti anni.

Il prione può arrivare da fuori come abbiamo appena visto, ma può anche essere insito dentro di noi, infatti, visto che siamo capaci di produrre proteine prioniche cellulari, dovremo essere anche dotati di un gene che codifica per quelle proteine, questo gene effettivamente esiste e si trova sul cromosoma venti. Nello sfortunato caso di mutazioni a questo tratto di DNA, la proteina risultante potrebbe essere prodotta nella sua forma prionica patologica, portando alla malattia. In genere i sintomi della malattia prionica da gene alterato si manifestano piuttosto precocemente poichè tutte le proteine prioniche prodotte sono mutate, il processo di degenerazione quindi è più rapido rispetto a quando, invece, la degenerazione parte da una sola proteina arrivata dall’esterno.

Spero che tu abbia trovato interessante questo articolo! A presto!

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