Charakterystyczne priony, struktura, funkcje, choroby



The priones są to białka bez genomu lub kwasy nukleinowe, które działają jako czynniki zakaźne. Termin „prion” oznacza białkową cząstkę zakaźną (z angielskich białkowych zakaźnych cząstek) i został ukuty przez neurologa i zdobywcę Nagrody Nobla, Stanleya B. Prusinera.

W 1982 roku Prusiner i jego współpracownicy zidentyfikowali zakaźną cząstkę białka, badając przyczyny chorób Creutzfeldta-Jakoba (u ludzi) i gąbczastej encefalopatii bydła..

Te rzadkie czynniki zakaźne występują w błonie normalnych komórek, tylko jako źle sfałdowane białka i / lub z nieprawidłową strukturą trójwymiarową. Białka te są odpowiedzialne za wiele chorób zwyrodnieniowych i bardzo wysoką śmiertelność, które wpływają na tkanki nerwowe i strukturę mózgu.

Nazywane są także chorobami prionowymi. Do najważniejszych należą ludzie: kuru, choroba Gerstmanna-Sträusslera-Scheinkera, zespół Creutzfeldta-Jakoba i śmiertelna bezsenność rodzinna..

Indeks

  • 1 Ogólna charakterystyka
  • 2 Struktury
    • 2,1 PrP (C)
    • 2,2 PrP (Sc)
  • 3 funkcje
    • 3.1 Z metabotropowymi receptorami glutaminianu
    • 3.2 W rozwoju embrionalnym
    • 3.3 Neuroprotektor
    • 3.4 Obwodowy układ nerwowy
    • 3.5 Śmierć komórki
    • 3.6 Pamięć długoterminowa
    • 3.7 Odnowienie komórek macierzystych
  • 4 Choroby wywołane przez priony
    • 4.1 Choroba Creutzfeldta-Jakoba (CJD)
    • 4.2 Choroba Gerstmanna-Sträusslera-Scheinkera
    • 4.3 Prionopatia o zmiennej wrażliwości na proteazę
    • 4.4 Śmiertelna bezsenność
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Choroby u zwierząt
  • 5 zabiegów
  • 6 Zapobieganie
  • 7 referencji

Ogólna charakterystyka

Priony są strukturami białkowymi obecnymi w błonach komórkowych. Białka te mają zmieniony kształt lub konformację [PrP (Sc)].

Jeśli chodzi o jego rozmnażanie, osiąga się to poprzez konwersję form, jak w przypadku choroby trzęsawki. W tej chorobie priony rekrutują PrP (C) (białka prionowe o niezakłóconej konformacji) w celu stymulowania konwersji do izoformy PrP (Sc).

Powoduje to reakcję łańcuchową, która propaguje materiał zakaźny i dlatego umożliwia nawadnianie choroby. Nadal nie wiadomo, jak zachodzi ten proces konwersji.

Te niezwykłe białka zdolne do rozmnażania nie prezentują kwasów nukleinowych. Dowodem tego jest to, że są odporne na promieniowanie rentgenowskie i promieniowanie ultrafioletowe. Środki te łatwo rozkładają kwasy nukleinowe.

Białka prionowe, z których składają się priony (PrP), znajdują się w całym ciele, nie tylko u ludzi, ale u innych zdrowych kręgowców. Białka te są na ogół oporne na proteazy (enzymy katalizujące białka).

Niewiele wiadomo na temat przydatności białek prionowych PrP (C), normalnej postaci niezakaźnego białka w organizmie ludzkim.

Jednak niektórzy badacze wykazali, że u myszy białka te aktywują naprawę mieliny w komórkach obwodowego układu nerwowego. Wykazano również, że ich brak powoduje demielinizację takich komórek nerwowych.

Struktury

Wiedza o strukturze prionów znajduje się głównie w badaniach przeprowadzonych na bakterii Escherichia coli.

Przeprowadzone badania pokazują, że polipeptydy PrP (C) (normalne) i PrP (Sc) (zakaźne) są identyczne w składzie aminokwasowym, ale różnią się konformacją 3D i fałdowaniem tych.

PrP (C)

Te niezakaźne priony mają u ludzi 209 aminokwasów. Mają wiązanie dwusiarczkowe. Jego struktura jest alfa-helikalna, co oznacza, że ​​ma spiralne aminokwasy (helisy alfa) i kilka płaskich nici aminokwasowych (arkusze beta).

Białka tego nie można oddzielić przez wirowanie, co oznacza, że ​​nie ulega sedymentacji. Jest łatwo trawiony przez proteazę serynową o szerokim spektrum zwaną proteinazą K.

PrP (Sc)

Jest to zakaźne białko, które przekształca PrP (C) w zakaźne izoformy PrP (Sc) iz nieprawidłową konfiguracją lub kształtem.

Niewiele wiadomo o jego strukturze 3D, ale wiadomo, że ma on kilka spiralnych kształtów i więcej płaskich pasm lub betali. Zmiana na izoformę jest znana jako podstawowe zdarzenie chorób prionowych.

Funkcje

Komórkowe białka prionowe [Prp (C)] są zlokalizowane na powierzchni komórki wielu różnych narządów i tkanek. Niewiele wiadomo na temat fizjologicznych funkcji prionów w organizmie. Mimo to doświadczenia na myszach wskazują na możliwe funkcje, takie jak:

Z metabotropowymi receptorami glutaminianu

Wykazano, że PrP (C) działa z receptorami glutaminianowymi (jonotropowymi i metabotropowymi). PrP (C) uczestniczy jako receptor dla synaptotoksycznych oligomerów peptydu Aβ na powierzchni komórki.

W rozwoju embrionalnym

U myszy z rodziny Murinae odkryto, że białka prionu PrP (C) ulegają ekspresji kilka dni po wszczepieniu, w rozwoju embrionalnym.

Wskazuje to, że odgrywają one rolę w rozwoju tych małych ssaków. Rola, która według naukowców jest związana z regulacją neuritogenezy (wytwarzanie aksonów i dendrytów neuronów).

Działają również na wzrost aksonów. Te białka prionowe są nawet zaangażowane w rozwój obwodu móżdżku. Z tego powodu uważa się, że brak tych prionów PrP (C) prowadzi do opóźnienia w rozwoju motorycznym gryzoni.

Neuroprotektor

W badaniach nadekspresji PrP (C) przez orientację genów stwierdzono, że brak tych prionów powoduje problemy z dopływem krwi do niektórych części mózgu (ostre niedokrwienie mózgu).

Oznacza to, że białka prionowe działają jako neuroprotektory. Dodatkowo wykazano, że nadekspresja PrP (C) może zmniejszyć lub poprawić uszkodzenia spowodowane niedokrwieniem.

Obwodowy układ nerwowy

Niedawno odkryto fizjologiczną funkcję Prp (C) w utrzymaniu mieliny obwodowej.

Podczas badania laboratoryjnego odkryto, że pod nieobecność białka prionowego u myszy laboratoryjnych rozwinęły się niedobory nerwów, które przenoszą informacje z mózgu i rdzenia kręgowego, w tzw. Neuropatii obwodowej..

Śmierć komórki

Istnieją białka podobne do prionów, które znajdują się w innych częściach ciała niż mózg.

Funkcją takich białek jest inicjowanie, regulowanie i / lub kontrolowanie śmierci komórki, gdy organizm jest atakowany (na przykład przez wiriony), zapobiegając w ten sposób rozprzestrzenianiu się patogenu.

Ta szczególna funkcja tych białek skłania naukowców do zastanowienia się nad możliwym znaczeniem niezakaźnych prionów w walce z patogenami.

Pamięć długoterminowa

Badanie przeprowadzone w Stowers Institute w Missouri, USA. wykazali, że priony PrP mogą odgrywać rolę w utrzymaniu pamięci długoterminowej.

Badanie ujawniło, że pewne białka prionowe mogą być kontrolowane w celu utrzymania funkcji fizjologicznych pamięci długoterminowej.

Odnowienie komórek macierzystych

Badanie białek prionowych, które ulegają ekspresji w komórkach macierzystych tkanki krwi, ujawniło, że wszystkie te komórki macierzyste (hematopoetyczne) wyrażają białka prionowe w błonie komórkowej. Uważa się więc, że uczestniczą w złożonym i bardzo ważnym procesie odnowy komórek.

Choroby wywołane przez priony

Patologie pochodzenia prionowego są uznawane za postępujące zaburzenia zwyrodnieniowe mózgu. Mogą atakować bydło, jelenie, karibu, owce, a nawet ludzi.

Choroby te są spowodowane zmianą struktury białek PrP (C) i ich specyficzne funkcje są nadal niepewne. Patologie prionowe mogą powstać bez znanej przyczyny. Mogą mieć dziedziczne pochodzenie genetyczne i mogą być przenoszone w sposób zakaźny zaraźliwy.

Priony powodują choroby rodzinne, sporadyczne i zakaźne. Rodzinne choroby prionowe to te, które są dziedziczne. Sporadyczne patologie są najczęstsze i występują bez znanych przyczyn.

Choroby zakaźne są uważane za rzadkie, są przenoszone przez przenoszenie osobowo-osobowe, zwierzęce na zwierzęce, międzyludzkie i odwrotnie. Przyczyny są różnorodne: od spożycia skażonego mięsa, kanibalizmu, transfuzji, po manipulowanie zanieczyszczonym sprzętem chirurgicznym.

Najczęstsze choroby prionowe to:

Choroba Creutzfeldta-Jakoba (CJD)

Uważana za najczęstszą chorobę prionową wśród ludzi, jest kosmopolityczną patologią, czyli globalną dystrybucją. Może wystąpić w sposób dziedziczny (rodzinny), sporadyczny lub zakaźny.

Pacjenci mają objawy takie jak otępienie, szarpanie lub nagłe mimowolne ruchy i niedobory ośrodkowego układu nerwowego.

W zależności od leczenia i postaci choroby, śmierć może nastąpić w okresie od 4 miesięcy do 2 lat po nabyciu choroby. Diagnoza jest trudna do zrobienia, zwykle się robi post morten, podczas autopsji.

Choroba Gerstmanna-Sträusslera-Scheinkera

Jest to choroba wywoływana przez priony w dziedzicznym lub autosomalnym dominującym procesie zakaźnym mózgu. Choroba objawia się u osób w wieku od 40 do 60 lat.

Osoby te przejawiają problemy z wyrażaniem słów (dyzartria), szarpaniem lub nagłymi ruchami mimowolnymi, będąc częstą agresywnością.

Zwyrodnienie móżdżku, któremu towarzyszy niestabilny chód. Można również zaobserwować hiporefleksję, głuchotę, paraliż wzrokowy, otępienie, wśród innych objawów. Średnia długość życia wynosi około 5 lat lub trochę dłużej.

Prionopatia o zmiennej wrażliwości na proteazę

Jest to bardzo rzadka choroba, do tego stopnia, że ​​jej zasięg wynosi od 2 do 3 przypadków na 100 milionów mieszkańców. Patologia jest podobna do choroby Gerstmanna-Sträusslera-Scheinkera.

Objawy kliniczne białka wskazują na niską oporność na proteazy, niektóre są bardziej, a inne mniej wrażliwe na te enzymy.

Objawy występujące u pacjentów to: problemy z mową i pogorszeniem funkcji poznawczych, utrata neuronów w obszarze, w którym mózg kontroluje ruchy i wykonuje koordynację mięśni.

Choroba występuje często u pacjentów w trzecim wieku (70 lat), a szacowany czas życia po zakażeniu wynosi około 20 miesięcy.

Śmiertelna bezsenność

Jest chorobą dziedziczną lub rodzinną, może także występować sporadycznie. Wiadomo, że choroba jest spowodowana dziedziczną lub autosomalną mutacją dominującą.

Pacjenci przedstawiają objawy, takie jak kumulacyjne problemy ze snem i utrzymaniem snu, demencja, pogorszenie funkcji poznawczych, a nawet problemy z nadciśnieniem, tachykardią, nadmierną potliwością i innymi.

Wiek, w którym ma on wpływ, jest dość szeroki, ponieważ waha się od 23 do 73 lat, jednak średni wiek wynosi 40 lat. Czas życia po zakażeniu to nieco ponad 6 lat.

Kuru

Ta choroba prionowa została wykryta tylko u mieszkańców Papui Nowej Gwinei. Jest to choroba związana z kanibalizmem i kulturową tradycją rytuału żałoby po zmarłych, gdzie ci ludzie jedzą mózg lub ludzkie ciało.

Ludzie, którzy przenoszą chorobę, na ogół manifestują niekontrolowane i mimowolne ruchy w różnych częściach ciała.

Mają drżenie, utratę kontroli ruchu i utratę koordynacji mięśni. Średnia długość życia u zarażonych osób wynosi dwa lata.

Choroby u zwierząt

Wśród patologii wytwarzanych przez priony u zwierząt jest gąbczasta encefalopatia bydła. Ta choroba spowodowała spustoszenie w Europie, zdrowiu publicznym, zdrowiu zwierząt i gospodarce dotkniętych krajów.

Inne choroby u zwierząt to trzęsawka, pasażowalna encefalopatia norek, przewlekła choroba wyniszczająca (u jeleni) i gąbczasta encefalopatia kotów.

Choroby te, takie jak te występujące u ludzi, nie są skutecznie leczone, dlatego zapobieganie jest niezbędne, zwłaszcza po zakażeniach u ludzi, które wystąpiły w wyniku spożycia mięsa z zakażonych krów..

Zabiegi

Do tej pory nie jest znane lekarstwo na choroby prionowe. Leczenie jest objawowe. Pacjentom zaleca się zaplanowanie opieki paliatywnej, a członkom rodziny zaleca się analizę genetyczną i doradztwo.

U pacjentów z chorobami prionowymi przetestowano wiele różnych leków, takich jak leki przeciwwirusowe, przeciwnowotworowe, leki na choroby takie jak choroba Parkinsona, leczenie immunosupresji, antybiotyki, środki przeciwgrzybicze, a nawet leki przeciwdepresyjne.

Jednak obecnie nie ma dowodów wskazujących, że niektóre z nich zmniejszają objawy lub poprawiają przeżycie pacjentów.

Zapobieganie

Priony są odporne na różne zmiany fizyczne i chemiczne. Jednakże stosuje się różne techniki, aby zapobiec zanieczyszczeniu pacjentów zakażonymi narzędziami chirurgicznymi.

Wśród najczęściej stosowanych technik jest sterylizacja sprzętu w autoklawie w temperaturze 132 ° C przez jedną godzinę, a następnie zanurzenie instrumentów w wodorotlenku sodu przez co najmniej jedną godzinę.

Z drugiej strony Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) opracowała środki zapobiegające rozprzestrzenianiu się chorób prionowych. Organizacja ta ustanawia normy postępowania w przypadku zakazanych lub potencjalnie ryzykownych tkanek, takich jak: oczy, mózg, jelita, migdałki i rdzeń kręgowy..

Referencje

  1. Prion, Infectious Agent. Odzyskany z britannica.com.
  2. Czym jest Prion? Odzyskany z scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan 2003. Prions - Proteinaceous Infectious Particles. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
  4. Prion. Źródło z en.wikipedia.org
  5. K.M. Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, R.J. Fletterick, F.E. Cohen (1993). Konwersja alfa-helis w arkusze beta charakteryzuje się tworzeniem białek prionowych scrapie. Materiały z Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore i A. Aguzzic (2017). Biologiczna funkcja komórkowego białka prionowego: aktualizacja. BCM Biologia.
  7. C.C. Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Białko Prion ulega ekspresji w długotrwałych repopulujących hematopoetycznych komórkach macierzystych i jest ważne dla ich samoodnawiania. Materiały z Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki.
  8. Przegląd chorób wywoływanych przez priony (pasażowalne encefalopatie gąbczaste) Źródło: msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prion encephalopathies. Medycyna rodzinna. SEMERGEN.