Bakgrunnur: Príonprótein, stökkbreytingar, sæti

Príonprótein. Heimild: Vincent Béringue, INRAE

Hvað er riðuveiki og hvað er príonprótein?

Snúum okkur fyrst að þeirri spurningu hvað riðuveiki er (þ.e. „hefðbundin riðuveiki“ eða „classical scrapie“ (CS) á ensku; „atýpisk riða“ hins vegar, stundum kölluð Nor98, á ensku atypical scrapie (AS) er annað fyrirbæri, sjá hér). Það sem gerir hana svona hættulega er að hún er hvorki lík mæðiveiki né fjárkláða sem náðust að útrýma hér á landi, þ.e. það er hvorki baktería né veira né skordýr sem veldur henni, heldur prótein. Nánar tiltekið “príonprótein” sem finnst eðlilega í svo gott sem öllum spendýrum.

Þetta príonprótein getur aflagast, orðið óeðlilega “seigt” og tekur þess vegna ekki lengur þátt í eðlilegum líkamsstörfum. Þá fer allt í rugl í líkamanum, sérstaklega í taugakerfinu og í heilanum. Ónæmiskerfið bregst ekki við þar sem smitefnið virðist “bara prótein” sem líkaminn greinir ekki sem skaðvaldandi; þess vegna er heldur ekki hægt að þróa bólusetningu. Sjúkdómurinn er ólæknandi og leiðir alltaf til dauða. Jafnframt er aflagaða príonpróteinið mjög lífseigt í umhverfinu, brotnar ekki niður á eðlilegan hátt eins og langflestir sjúkdómsvaldar og stenst langflest sótthreinsiefni.

Þetta útskýrir af hverju riða kemur upp aftur og aftur, oft eftir áratuga hlé, því smitefnið varðveitist t.d. í jarðveginum í mjög langan tíma. Það útskýrir líka af hverju það er ekki hægt að útrýma sjúkdómnum með niðurskurði á þeim svæðum þar sem riða hefur verið landlæg í 150 ár. Riðuveiki var mjög lengi einungis til í Skagafirði, Austur-Húnavatnssýslu og vestanverðum Eyjafirði; hún kom mjög líklega til landsins 1878 með hrút af Oxford-Down-kyni sem kom víða við í Skagafirði. (Athyglisvert: Á fyrsta heimabænum hans, Veðramóti, hefur samt aldrei komið upp riða!) Ekki fyrr en u.þ.b. 100 árum seinna breiddist hún út í öðrum landshlutum. Ítarleg grein um útbreiðslusögu riðu eftir Guðmund Georgsson finnst hér.

Riða hefur aldrei komið upp í Vestfjarðarhólfi eystra, á Snæfellsnesi, í Vestmannaeyjum, í Öræfum og á ákveðnum hluta Norðausturlandsins. Öll tilfelli síðustu 10 ár (síðan 2015) áttu sér stað á “upphafssvæðinu”.

Ég skrifaði árið 2021 ítarlega grein um eðli sjúkdómsins í Bændablaðið (ásamt korti og fleiri upplýsingum), sem hægt er að lesa hér.

Stökkbreyting varð svar náttúrunnar

Það vill svo heppilega til að riða er einn af þeim örfáu smitsjúkdómum þar sem erfðaefnið skiptir miklu máli varðandi næmi gagnvart smiti. “Náttúran” þróaði örugga lausn fyrir vandamálið: Príonpróteinið tók stökkbreytingu á ákveðnum stöðum þannig að það samanstendur úr öðruvísi amínósýrum í kjölfarið. Þar með “talar” smitefnið og stökkbreytta príonpróteinið ekki lengur sama “tungumál” – þannig að smit á sér ekki lengur stað eða í miklu færri tilfellum.

Í stuttu máli: Kindur sem eru með svoleiðis stökkbreytt príonprótein eru meira eða minna riðuþolnar; þess vegna getur sjúkdómurinn horfið aftur úr hjörðinni. Það eru þónokkur dæmi til hér á landi um þetta fyrirbæri. En meira um þetta seinna.

Sæti með ákveðin númer – og næmi er arfgeng

Ef talað er um „arfgerð“ í samhengi við riðu þá er venjulega átt við príonpróteinið. Príonpróteinið samanstendur úr mismunandi amínósýrum sem liggja í ákveðnum sætum (á ensku „codons“, et. „codon“). Hvert og eitt sæti á sitt númer.

Bændur sem voru að glíma við riðu í sinni hjörð tóku snemma eftir því að hún kom alltaf upp í ákveðnum fjölskyldum/ættlínum en ekki í öðrum. Þess vegna grunaði þá fljótlega að þessi sjúkdómur sé arfgengur – löngu áður en nokkrar vísindalegar rannsóknir áttu sér stað. (Sveinn Hallgrímsson var brautryðjandi á þessu sviði þegar 1972. Hann vildi rannsaka þetta markvisst. Því miður tók þáverandi yfirdýralæknir þessu plani mjög illa og þess vegna varð ekkert úr því – annars hefði rannsóknin hans Sveins verið sú fyrsta á vísindalegum grunni á heimsvísu.)

„Klassísku“ sætin þrjú: 136, 154, 171

Á tíunda áratug síðustu aldar kom í ljós að sætin númer 136, 154 og 171 í príonpróteininu skipta máli varðandi næmi fyrir riðusmiti í kindum. Venjulega, þ. e. í villifé, eru eftirfarandi amínósýrur í þessum sætum:

alanín = A í sætinu 136
argínín = R í sætinu 154
glútamín = Q í sætinu 171

Skammstafanirnar eru sem sagt „ARQ“. Ef stökkbreytingar eiga sér stað, getur þessi samsetning breyst. Í íslensku fé hafa fundist eftirfarandi stökkbreytingar í þessum þremur sætum, kallaðir „breytileikar“ („variants“ á ensku):

valín = V í sætinu 136 í staðinn fyrir A – en hitt er eins: „VRQ“

histídín = H í sætinu 154 í staðinn fyrir R – en hitt er eins: „AHQ“

argínín = R í sætinu 171 í staðinn fyrir Q – en hitt er eins: „ARR“

Fleiri sæti eru til!

En sem betur fer býr príonpróteinið yfir miklu fleiri sætum en 136, 154 og 171. Ef allt próteinið er skoðað („raðgreint“), finnur maður kannski í kind, sem lítur út fyrir að vera með ARQ/ARQ, stökkbreytingu í sætinu 137 – nefnilega T137.

Upprunalega ástandið er sem sagt alltaf ARQ – A í sætinu 136, R í sætinu 154 og Q í sætinu 171 eða „villigerðin“. Vísindamenn skrifa hér A₁₃₆R₁₅₄Q₁₇₁. Venjulega getur eingöngu ein stökkbreyting átt sér stað í hverri genasamsætu – þess vegna byggja þessir breytileikar allir á villigerðinni ARQ.

Það getur verið ruglandi – því næmi gripsins fer eftir viðkomandi stökkbreytingu og hann er í öllum tilfellum minna næmur fyrir riðu en gripur með „hreint“ ARQ!

Samkvæmt stöðu þekkingar eru þessir þrír breytileikar í viðbót til á Íslandi:

T137 (í staðinn fyrir M137 í villigerðinni, þ.e. þreónín = T í staðinn fyrir metíonín = M)
N138 (í staðinn fyrir S138 – asparagín = N í staðinn fyrir serín = S)
C151 (í staðinn fyrir R151 – systeín = C í staðinn fyrir argínín = R)

Dæmi T137: Vísindamenn skrifa oftast „AT₁₃₇RQ“ eða – enn nákvæmara – „A₁₃₆T₁₃₇R₁₅₄Q₁₇₁“. En í rauninni dugar að segja bara „T“!

Meira um virkni þessara breytileika finnst hér (smella).