Prionen: Killer & versklavte Wächter der Nervenzellen

Prionen sind ein großes Mysterium und Faszinosum in der neurologischen Forschung. Was unterscheidet sie von Viren, Bakterien und Pilzen? Diese korkenzieherartig gewundenen Eiweißmoleküle sind keine wirklichen Lebensformen, und doch haben sie einen einzigartigen, ja unheimlichen Vermehrungstrick - und - offensichtlich die „Lizenz zum Töten“. Nachgewiesen wurden pathologische Prionen in sezierten Gehirnen verstorbener Demenzpatienten.

Auch Viren haben einen „Trick“: Sie schleusen ihre DNA in Zellen ein, um ihr Erbgut vom Mutter-Wirt vervielfältigen zu lassen - wie ins Nest gelegte Kuckuckseier - die sich hier zudem vermehren. Prionen aber übertreffen Viren an morbider „Kunst“, denn wie ihre raffinierten Vermehrungstricks wirklich funktionieren, ist noch nicht ganz geklärt. Um das aufzudecken, betrachten wir zunächst die normalen körpereigenen Prionen (Prion Protein cellular = zelluläres Prion-Protein), die in den Synapsen der Nervenzellen wichtige Aufgaben übernehmen, z.B. bei der Entwicklung neuer Nervenzellen im Gehirn.

Es gibt „gute“ und „böse“ Prionen, ähnlich wie man das vom Cholesterin sagt. Die gesunden Prionen fungieren als Wächter, wirken wie ein Klebstoff zwischen den Zellen und übernehmen den interzellularen Kontakt. Prionen helfen, Signale zu übermitteln, mit denen die Zellen sich verständigen, um weitere Schritte wie den Zusammenhalt oder kontrollierte Bewegungen miteinander abzustimmen. Sind diese winzigen „Telefonleitungen“ gestört, wirkt sich das negativ aus auf Entwicklung und Funktion des Nervensystems, aber auch auf den gesamten restlichen Körper. Sie sorgen demnach dafür, dass die isolierende und schützende Myelinschicht um die Nervenfasern herum intakt bleibt. Fehlen die Prionen in den Nervenzellen, wird die Schutzschicht zerstört.

Bösartige, pathologische Prionen sind dagegen „fehlgefaltet“. Dieses strukturelle Umfalten macht aus einem Leibwächter der Zelle einen äußerst temperatur-resistenten Killer. Dieser besteht zwar aus den gleichen Aminosäurebausteinen wie der nützliche molekulare Verwandte, aber seine veränderte räumliche Struktur löst schwere Degenerationen des Gehirns aus, unter anderem Creutzfeld-Jakob bei Menschen, BSE bei Rindern und Scrapie bei Schafen. Diese molekulare „Origami-Variante“ der Prionen klumpt sich gern im Gehirn zusammen und führt zu einer schwammartigen Degeneration. Die Frage ist, wie die Selbst- und Umorganisation der Prionen zu diesen Aggregaten abläuft? Wie kommt es zur krankmachenden Strukturänderung? Im Verdacht stehen hier gewisse Ankermoleküle mit denen die Prionen an der Zelle andocken. Das sind kurze Ketten aus Zuckermolekülen und dem eigentlichen Anker, einem langen Fettalkohol.

Normalerweise hat ein „gesundes“ Prion eine alpha-Helix-reiche Struktur. Kommt es in Kontakt mit pathogenen Formen von Prionen, „klappt es um“; und ändert seine Struktur in eine Beta-Faltblatt-reiche Struktur. Die Folge ist eine Kettenreaktion - immer mehr gesunde Prionen verwandeln sich in krankmachende. Große Mengen wirken zerstörerisch auf das Gehirn, es entstehen bestimmte Ablagerungen und Löcher, eine spongiforme Enzephalopathie, eine schwammartige Gehirnkrankheit, die stets tödlich endet. Noch ist unklar, weshalb Prionen plötzlich ihre Struktur ändern und gesunde Prionen versklaven.