Značilni prioni, struktura, funkcije, bolezni



The priones to so beljakovine brez genoma ali nukleinske kisline, ki delujejo kot infekcijske povzročitelje. Izraz "prion" pomeni beljakovinski nalezljivi delec (iz angleških beljakovinskih infekcijskih delcev) in ga je skoval nevrolog in dobitnik Nobelove nagrade Stanley B. Prusiner.

Leta 1982 sta Prusiner in njegovi sodelavci identificirali nalezljive deleže beljakovin, medtem ko so proučevali vzroke Creutzfeldt-Jakobove bolezni (pri ljudeh) in goveje spongiformne encefalopatije..

Ta redka infekcijska sredstva najdemo v membrani normalnih celic, le kot napačno zloženi proteini in / ali z nenormalno tridimenzionalno strukturo. Ti proteini so odgovorni za številne degenerativne bolezni in zelo visoko smrtnost, ki vplivajo na živčna tkiva in možgansko strukturo.

Imenujejo se tudi prionske bolezni. Med najpomembnejšimi, ki vplivajo na ljudi, so kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinkerjeva bolezen, Creutzfeldt-Jakobov sindrom in smrtna družinska nespečnost..

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Strukture
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Funkcije
    • 3.1 Z metabotropnimi glutamatnimi receptorji
    • 3.2 Pri razvoju zarodkov
    • 3.3 Nevroprotektor
    • 3.4 Periferni živčni sistem
    • 3.5 Celična smrt
    • 3.6 Dolgoročni spomin
    • 3.7 Obnova izvornih celic
  • 4 Bolezni, ki jih povzročajo prioni
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakobova bolezen (CJD)
    • 4.2 Bolezen Gerstmann-Sträussler-Scheinker
    • 4.3 Prionopatija s spremenljivo občutljivostjo na proteazo
    • 4.4 Smrtonosna nespečnost
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Bolezni pri živalih
  • 5 Obdelave
  • 6 Preprečevanje
  • 7 Reference

Splošne značilnosti

Prioni so proteinske strukture, prisotne v celičnih membranah. Te beljakovine imajo spremenjeno obliko ali konformacijo [PrP (Sc)].

Glede na njegovo razmnoževanje se doseže s pretvorbo oblik, kot v primeru bolezni praskavca. Pri tej bolezni prioni regenerirajo PrP (C) (prionski proteini nemotene konformacije), da bi spodbudili pretvorbo v izoformo PrP (Sc).

To povzroči verižno reakcijo, ki širi infekcijski material in zato omogoča namakanje bolezni. Še vedno ni znano, kako poteka ta postopek pretvorbe.

Te nenavadne beljakovine, ki se lahko razmnožujejo, ne predstavljajo nukleinskih kislin. Dokaz za to je, da so odporni na rentgenske žarke in ultravijolično sevanje. Ta sredstva zlahka razgradijo nukleinske kisline.

Prionski proteini, ki so sestavljeni iz prionov (PrP), najdemo po vsem telesu, ne le pri ljudeh, temveč tudi v drugih zdravih vretenčarjih. Ti proteini so na splošno odporni na proteaze (encime, ki katalizirajo beljakovine)..

Zelo malo je znanega o uporabnosti prionskih proteinov PrP (C), normalni obliki neinfektivnih beljakovin v človeškem telesu..

Vendar pa so nekateri raziskovalci pokazali, da pri miših ti proteini aktivirajo popravilo mielina v celicah perifernega živčnega sistema. Pokazalo se je tudi, da odsotnost teh povzroča demielinizacijo takih živčnih celic.

Strukture

Znanje, ki ga imamo o strukturi prionov, se nahaja predvsem v raziskavah, izvedenih na bakteriji Escherichia coli.

Opravljene študije kažejo, da so PrP (C) (normalni) in PrP (Sc) (infekcijski) polipeptidi identični v aminokislinski sestavi, vendar se razlikujejo v 3D-konfiguraciji in pri zlaganju teh.

PrP (C)

Te Neinfekcijske prioni navzoči pri ljudeh, 209 aminokislin. Imajo disulfidno vez. Njegova sestava je alfa-vijačnice, kar pomeni, da ima amino spiralo (alfa vijačnic) in nekaj ravne pramenih aminokislin (beta listov).

Tega proteina ne moremo ločiti s centrifugiranjem, kar pomeni, da ni usedlina. Je lahko prebavljiva s široko spektralno serinsko proteazo, imenovano proteinaza K.

PrP (Sc)

To je infekcijski protein, ki pretvarja PrP (C) v infekcijske izoforme PrP (Sc) in ima nenormalno konfiguracijo ali obliko.

O njegovi 3D strukturi je zelo malo znanega, vendar je znano, da ima malo spiralnih oblik in bolj ravnih pramenov ali betov. Sprememba izoforma je tisto, kar je znano kot temeljni dogodek prionskih bolezni.

Funkcije

Celični prionski proteini [Prp (C)] se nahajajo na celični površini različnih organov in tkiv. O fizioloških funkcijah prionov v organizmu je zelo malo znanega. Kljub temu pa izkušnje z miši kažejo na možne funkcije, kot so:

Z metabotropnimi glutamatnimi receptorji

Dokazano je bilo, da PrP (C) deluje z glutamatnimi receptorji (ionotropnimi in metabotropnimi). PrP (C) sodeluje kot receptor za sinaptotoksične oligomere peptida Ap na celični površini.

V embrionalnem razvoju

Pri miših iz družine Murinae so odkrili, da so PrP (C) prionski proteini izraženi nekaj dni po implantaciji, pri embrionalnem razvoju..

To kaže, da igrajo vlogo pri razvoju teh malih sesalcev. Vloga, ki je po mnenju raziskovalcev povezana z regulacijo neuritogeneze (proizvodnja aksonov in dendritov nevronov).

Delujejo tudi na aksonalno rast. Ti prionski proteini so celo vključeni v razvoj cerebelarnega vezja. Zaradi tega se domneva, da odsotnost teh prionov PrP (C) vodi do zamude v motoričnem razvoju glodalcev..

Nevroprotektor

V študijah o preveliki ekspresiji PrP (C) z usmeritvijo genov je bilo ugotovljeno, da odsotnost teh prionov povzroča težave pri oskrbi s krvjo v nekaterih delih možganov (akutna cerebralna ishemija)..

To pomeni, da prionski proteini delujejo kot nevroprotektorji. Poleg tega je bilo dokazano, da lahko prekomerna ekspresija PrP (C) zmanjša ali izboljša lezije, ki jih povzroča ishemija..

Periferni živčni sistem

Fiziološka funkcija Prp (C) pri vzdrževanju perifernega mielina je bila nedavno odkrita.

Med laboratorijsko študijo so odkrili, da so v odsotnosti prionskega proteina laboratorijski miši razvili pomanjkljivosti v živcih, ki prenašajo informacije iz možganov in hrbtenjače, v tako imenovano periferno nevropatijo..

Celična smrt

Obstaja nekaj beljakovin, ki so podobne prionom, in se nahajajo v drugih delih telesa kot možgani.

Funkcija takšnih beljakovin je, da sprožijo, uravnavajo in / ali nadzorujejo celično smrt, ko je organizem napaden (npr. Virioni), s čimer se preprečuje širjenje patogena..

Ta posebna funkcija teh proteinov vodi raziskovalce k razmišljanju o možnem pomenu neinfektivnih prionov v boju proti patogenom..

Dolgoročni spomin

Študija, ki je bila izvedena na Inštitutu Stowers, v Missouriju, ZDA. PrP prioni imajo lahko vlogo pri ohranjanju dolgoročnega spomina.

Raziskava je pokazala, da se določeni prionski proteini lahko nadzorujejo za vzdrževanje fizioloških funkcij dolgoročnega spomina.

Obnova izvornih celic

Raziskava o prionskih proteinov, izraženih v krvi tkivne celice mater, je pokazala, da so vse te matere (hematopoetske) celice izražajo prionskih proteinov v svoji celični membrani. Kot je menila, da se vključijo v zapletenem in pomembnem procesu obnove celic.

Bolezni, ki jih povzročajo prioni

Patologije prionskega izvora so priznane kot progresivne degenerativne možganske motnje. Lahko napadajo govedo, jelene, karibuje, ovce in celo ljudi.

Te bolezni povzroča sprememba v strukturi beljakovin PrP (C) in njihove specifične funkcije so še danes negotove. Prionske patologije se lahko pojavijo brez znanega vzroka. Lahko imajo dedni genetski izvor in se lahko prenašajo tudi na nalezljivo-nalezljiv način.

Prioni povzročajo družinske, sporadične in nalezljive bolezni. Družinske prionske bolezni so tiste, ki so dedne. Sporedne patologije so najpogostejše in se pojavljajo brez znanih vzrokov.

Nalezljive bolezni se štejejo za redke, prenašajo se lahko s prenosom od osebe do osebe, od živali do živali, od osebe do živali in obratno. Vzroki so mnogokratni in segajo od kontaminirane porabe mesa, kanibalizma, transfuzij do manipulacije kontaminirane kirurške opreme..

Najpogostejše prionske bolezni so:

Creutzfeldt-Jakobova bolezen (CJD)

Kot najpogostejša prionska bolezen med ljudmi velja za svetovljansko patologijo, to je globalne porazdelitve. Lahko se pojavi na dedni (družinski), sporadični ali nalezljivi poti.

Bolniki imajo simptome, kot so demenca, trzanje ali nenadni neprostovoljni gibi in pomanjkljivosti centralnega živčnega sistema.

Odvisno od zdravljenja in oblike bolezni se lahko smrt pojavi od 4 mesecev do 2 leti po pridobitvi bolezni. Diagnozo je težko narediti, ponavadi se zgodi post morten, med obdukcijo.

Bolezen Gerstmann-Sträussler-Scheinker

To je bolezen, ki jo povzročajo prioni v dednem ali avtosomnem dominantnem infekcijskem encefalnem procesu. Bolezen se kaže pri ljudeh, starih od 40 do 60 let.

Ti ljudje izražajo težave pri artikuliranju besed (disartrija), sunkovitih ali nenadnih neprostovoljnih gibanjih, pogosto agresivnost.

Cerebelarna degeneracija, ki jo spremlja nestabilen hod. Med drugimi simptomi je mogoče opaziti tudi hiporefleksijo, gluhost, paralizo pogleda, demenco. Pričakovana življenjska doba je približno 5 let ali malo dlje.

Prionopatija s spremenljivo občutljivostjo na proteazo

To je zelo redka bolezen, do te mere, da je njen obseg pojavljanja 2 do 3 primere na 100 milijonov prebivalcev. Patologija je podobna bolezni Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

Klinične manifestacije beljakovin kažejo na nizko odpornost na proteaze, nekatere so bolj in druge manj občutljive na te encime.

Simptomi, ki so prisotni pri bolnikih, so: težave z govornim in kognitivnim poslabšanjem, izguba nevronov na območju, kjer možgani nadzirajo gibanje in izvaja usklajevanje mišic..

Bolezen je pogosta pri bolnikih tretjega starostnega obdobja (70 let) in ocenjena življenjska doba po okužbi je približno 20 mesecev.

Smrtonosna nespečnost

Gre za dedno ali družinsko bolezen, lahko se pojavlja tudi občasno. Znano je, da je bolezen posledica dedne ali avtosomne ​​dominantne mutacije.

Bolniki imajo simptome, kot so kumulativne težave pri spanju in vzdrževanju spanja, demenca, kognitivno poslabšanje, celo težave s hipertenzijo, tahikardijo, hiperhidrozo in drugimi..

Starost, na katero vpliva, je precej široka, saj se giblje med 23 in 73 let, vendar je povprečna starost 40 let. Čas življenja, ko je okužen, je nekaj več kot 6 let.

Kuru

Ta prionska bolezen je bila odkrita le pri prebivalcih Papue Nove Gvineje. To je bolezen, povezana s kanibalizmom in kulturno tradicijo obreda žalovanja za mrtvimi, kjer ti ljudje jedo encefalon ali človeško meso.

Ljudje, ki nosijo bolezen, na splošno kažejo nenadzorovane in nehotene gibe v različnih delih telesa.

Imajo tresenje, izgubo nadzora gibanja in izgubo koordinacije mišic. Pričakovano trajanje življenja pri okuženih osebah je dve leti.

Bolezni pri živalih

Med boleznimi, ki jih povzročajo prioni pri živalih, je goveja spongiformna encefalopatija. Ta bolezen je povzročila opustošenje v Evropi, javnem zdravju, zdravju živali in gospodarstvu prizadetih držav.

Druge bolezni pri živalih so praskavec, transmisivna enekfalopatija kun, kronična bolezen pri trpljenju (v jelenih) in spongiformna encefalopatija mačk..

Te bolezni, kot so tiste, ki se pojavljajo pri ljudeh, nimajo učinkovitega zdravljenja, zato je preprečevanje nujno zlasti po okužbah ljudi, ki so se pojavile zaradi uživanja mesa okuženih krav..

Zdravljenje

Do danes ni znanega zdravila za prionske bolezni. Zdravljenje je simptomatsko. Bolnikom svetujemo, da načrtujejo paliativno oskrbo, genetsko analizo in svetovanje pa priporočamo družinskim članom.

Pri bolnikih s prionskimi boleznimi, kot so protivirusna, protitumorska, zdravila za bolezni, kot so Parkinsonova bolezen, zdravila za imunosupresijo, antibiotiki, antimikotiki, celo antidepresivi, so testirali široko paleto zdravil..

Vendar pa trenutno ni dokazov, ki kažejo, da nekateri od teh zmanjšajo simptome ali izboljšajo preživetje bolnikov.

Preprečevanje

Prioni so odporni na različne fizikalne in kemične spremembe. Vendar pa se uporabljajo različne tehnike za preprečevanje kontaminacije bolnikov s kontaminiranimi kirurškimi instrumenti.

Med najbolj uporabljenimi tehnikami je sterilizirati opremo v avtoklavu pri 132 ° C eno uro in nato instrumente potopiti v natrijev hidroksid vsaj še eno uro..

Po drugi strani pa je Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) razvila ukrepe za preprečevanje širjenja prionskih bolezni. Ta organizacija vzpostavlja norme za ravnanje s prepovedanimi ali potencialno tveganimi tkivi, kot so oči, možgani, črevo, tonzile in hrbtenjača..

Reference

  1. Prion, infekcijski agent. Izterjal iz britannica.com.
  2. Kaj je Prion? Izterjano iz znanstvenegaamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan 2003. Prioni - beljakovinske infekcijske delce. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
  4. Prion. Vzpostavljeno iz 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). Pretvorba alfa-spiral v beta-plasti ima za posledico nastanek prionskih proteinov praskavca. Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Biološka funkcija celičnega prionskega proteina: posodobitev. BCM Biology.
  7. C.C. Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionski protein se izraža v dolgotrajnih repopulacijskih hematopoetskih matičnih celicah in je pomemben za njihovo samoobnavljanje. Zbornik Nacionalne akademije znanosti Združenih držav Amerike.
  8. Pregled bolezni, ki jih povzročajo prioni (transmisivna spongiformna encefalopatija) Vzpostavljeno iz msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpatije: prionske encefalopatije. Družinska medicina. SEMERGEN.