Auch Prionen sind der Evolution unterworfen

Pathogene Prionen verhalten sich wie eine Quasispezies und demonstrieren, dass Mutation, Selektion und Anpassung auch ohne RNA oder DNA geschehen können

Prionen sind keine Lebewesen, die pathogenen Proteine PrPSc (Prion Protein Scrapie) haben weder RNA noch DNA. Aber sie können sich, wie Wissenschaftler vom Scripps Research Institute nun nachgewiesen haben, dennoch evolutionär entwickeln und ihrer Umwelt anpassen. Prionen, die aus normalen PRPC-Proteinen (Prion Protein cellular) durch Umformung hervorgehen, verursachen bei Schafen Scrapie, bei Rindern BSE und bei Menschen die Creutzfeldt-Jacob-Krankheit.

Bislang ging man davon aus, dass infektiöse Prionen normale Prionen in pathogene umwandeln und sich so reproduzieren und verbreiten können. Die Wissenschaftler konnten nun zeigen, dass die pathogenen Prionen konstant zahlreiche Mutationen durchlaufen, Varianten erzeugen und so unter anderem gegenüber Medikamenten Resistenz ausbilden können. In der in Science Express veröffentlichten Studie berichten die Wissenschaftler unter der Leitung von Charles Weissmann, dass sich bei ihren Versuchen herausgestellt hat, dass Prionen, die sich durch selektiven Druck und Veränderungen Gehirnen angepasst haben, in Zellkulturen durch "Mutation" wieder der neuen Umgebung anpassen und die im Gehirn vorhandenen Prionen verdrängen können. Umgekehrt ist das bei Prionen, die von Zellkulturen in Gehirne eingepflanzt werden.

Normalerweise ist Mutation mit der RNA oder der DNA verbunden. Nach den Ergebnissen scheinen Selektion, Mutation und Anpassung, die Mechanismen der darwinistischen Evolution, aber auch bei Prionen vorzukommen, so dass der genetische Code keine zwingende Rolle für die "Vererbung" von phänotypischen Eigenschaften zu spielen scheint. Bei der Entstehung von pathogenen Prionen handelt es sich also nicht um einen einmaligen Prozess, durch den durch eine Umfaltung ein abnormales Prion entsteht, sondern durch die Replikation der Prionen werden Varianten geschaffen, die besonders dann, wenn sie in einen neuen Wirt gelangen, virulent und aggressiv werden können.

Wenn die Prionen mutieren und sich so Medikamenten – bei den Versuchen Swainsonin - anpassen können bzw. nur diejenigen überleben und sich vermehren, die resistent sind, wäre es womöglich effizienter, so die Wissenschaftler, nicht die pathogenen Prionen anzugreifen, sondern die normalen Prionen zu stabilisieren oder deren Produktion zu reduzieren bzw. zu unterbinden. Weissmann berichtet, dass er und sein Team bereits vor 15 Jahren zeigen konnten, dass genetisch veränderte Mäuse, bei denen die normale Prionen-Erzeugung unterdrückt wurde, sich normal entwickeln würden und gegenüber Prionen-Erkrankungen resistent seien.

Für Weissmann bestätigt die Fähigkeit der Prionen zu Mutationen und selektiver Anpassung die Hypothese der Quasispezies, die Manfred Eigen und Peter Schuster bereits vor 30 Jahren entwickelt haben. Dabei geht es um die permanente Evolution eines Systems von wenigen Molekülen, die sich durch Replikation immer wieder verändern und so eine "Wolke" von ähnlichen Spezies bilden, die sich als ein Ganzes verhalten bzw. auf die der Selektionsdruck wie auf eine Art wirkt. Das könnte ein Prozess sein, aus dem das RNA- und DNA-Leben entstanden ist. Weissmann konnte die Hypothese an einer Bakteriophage bestätigen: "Wir fanden heraus, dass eine RNA-Virus-Population, die eigentlich nur eine Sequenz haben sollte, ständig neue Mutationen erzeugte und die unerwünschten eliminierte. In diesen Quasi-Populationen, die dem gleichen, was wir nun bei Prionen entdeckt haben, steht am Anfang ein einzelnes Teilchen, aber das wird sehr heterogen, wenn es zu einer größeren Population heranwächst."