Ominaisuudet prionit, rakenne, toiminnot, sairaudet



prionit ovat proteiineja tai nukleiinihappoja ilman genomin, jotka toimivat tartunnanaiheuttajia. Termi "prioni" tarkoittaa proteiinipitoisen tarttuvan partikkelin (Englanti proteiinipitoista tarttuva Hiukkaset), ja keksi Neurologin ja Nobel, Stanley Prusiner.

Vuonna 1982 Prusiner ja hänen kollegansa tunnistivat tarttuvan proteiinipartikkelin tutkiakseen Creutzfeldt-Jakobin sairauksien (ihmisillä) ja naudan spongiformisen enkefalopatian syitä..

Nämä harvinaiset tarttuvat aineet löytyvät normaalien solujen membraanista, vain väärin taitetuina proteiineina ja / tai epänormaalilla kolmiulotteisella rakenteella. Nämä proteiinit aiheuttavat useita degeneratiivisia sairauksia ja erittäin suurta kuolleisuutta, jotka vaikuttavat hermokudoksiin ja aivojen rakenteeseen.

Niitä kutsutaan myös prionitauteiksi. Tärkeimpiä, jotka vaikuttavat ihmisiin, ovat, Gerstmann-Sträussler-Scheinker-tauti, Creutzfeldt-Jakobin oireyhtymä ja kuolemaan johtava perhe-insomnia..

indeksi

  • 1 Yleiset ominaisuudet
  • 2 Rakenteita
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Toiminnot
    • 3.1 Metabotrooppisilla glutamaattireseptoreilla
    • 3.2 Alkion kehityksessä
    • 3.3 Neuroprotektori
    • 3.4 Perifeerinen hermosto
    • 3.5 Solukuolema
    • 3.6 Pitkäaikainen muisti
    • 3.7 Kantasolujen uudistuminen
  • 4 Prionien aiheuttamat sairaudet
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakobin tauti (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinkerin tauti
    • 4.3 Prionopatia, jolla on vaihteleva herkkyys proteaasille
    • 4.4 Kuolematon unettomuus
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Eläinten sairaudet
  • 5 Hoidot
  • 6 Ennaltaehkäisy
  • 7 Viitteet

Yleiset ominaisuudet

Prionit ovat proteiinirakenteita, joita esiintyy solukalvoissa. Näillä proteiineilla on muuttunut muoto tai konformaatio [PrP (Sc)].

Suhteessa niiden kertolaskun, saavutetaan se muuntamalla muotoja, kuten tapauksessa sairaus scrapie. Tässä sairaudessa, prionien PrP rekrytoida (C) (ei-prioniproteiinien muuttunut konformaatio) kannustaa muuntaminen isoformin PrP (Sc).

Tämä synnyttää ketjureaktion, joka leviää tartuntamateriaalia ja sallii siten taudin kastelun. Ei ole vielä tiedossa, miten tämä muuntoprosessi tapahtuu.

Nämä epätavalliset proteiinit, jotka kykenevät lisääntymään, eivät esitä nukleiinihappoja. Tämä on todiste siitä, että ne kestävät röntgensäteitä ja ultraviolettisäteilyä. Nämä aineet hajottavat helposti nukleiinihapot.

Prioniproteiineja, joista prionit muodostuvat (PrP), löytyy koko kehosta, ei vain ihmisten vaan muiden terveiden selkärankaisten. Nämä proteiinit ovat yleensä resistenttejä proteaaseille (entsyymit, jotka katalysoivat proteiineja).

Prioniproteiinien PrP (C) hyödyllisyydestä, ei-tarttuvan proteiinin normaalista muodosta ihmiskehossa tiedetään hyvin vähän..

Jotkut tutkijat ovat kuitenkin osoittaneet, että hiirissä nämä proteiinit aktivoivat myeliinin korjausta perifeerisen hermoston soluissa. On myös osoitettu, että näiden puuttuminen aiheuttaa tällaisten hermosolujen demyelinaation.

rakenteet

Tiedot, joita meillä on prionien rakenteesta, on pääasiassa bakteeria koskevassa tutkimuksessa Escherichia coli.

Tehdyt tutkimukset osoittavat, että PrP (C) (normaali) ja PrP (Sc) (tarttuvat) polypeptidit ovat identtisiä aminohappokoostumuksessa, mutta ne eroavat 3D-konformaatiossa ja näiden taittumisessa..

PrP (C)

Näillä ei-infektoivilla prioneilla on ihmisissä 209 aminohappoa. Niillä on disulfidisidos. Sen rakenne on alfa-kierteinen, mikä tarkoittaa, että sillä on spiraalimaisia ​​aminohappoja (alfa-heliksit) ja muutamia litteitä aminohapposäikeitä (beeta-arkkia).

Tätä proteiinia ei voida erottaa sentrifugoimalla, mikä tarkoittaa, että se ei ole sedimentoitavissa. Se hajotetaan helposti laajan spektrin seriiniproteaasilla, jota kutsutaan proteinaasiksi K.

PrP (Sc)

Se on tarttuva proteiini, joka muuntaa PrP (C): n tarttuvaksi PrP (Sc) -isoformiksi ja jolla on epänormaali konfiguraatio tai muoto.

Hyvin vähän tunnetaan sen 3D-rakenteesta, mutta tiedetään, että sillä on vain vähän kierukkamaisia ​​muotoja ja tasaisempia säikeitä tai betoja. Muutos isoformiin on se, mitä kutsutaan prionisairauksien perustapahtumaksi.

tehtävät

Solun prioniproteiinit [Prp (C)] sijaitsevat monenlaisten elinten ja kudosten solun pinnalla. Hyvin vähän tiedetään prionien fysiologisista toiminnoista organismissa. Hiiristä saadut kokemukset osoittavat kuitenkin mahdollisia toimintoja, kuten:

Metabotrooppisilla glutamaattireseptoreilla

On osoitettu, että PrP (C) vaikuttaa glutamaattireseptoreihin (ionotrooppinen ja metabotrooppinen). PrP (C) osallistuu reseptorina Aβ-peptidin synaptotoksisiin oligomeereihin solun pinnalla.

Alkion kehityksessä

Murinae-perheen hiirissä on havaittu, että PrP (C) -prioniproteiinit ekspressoidaan muutaman päivän kuluttua istutuksesta, alkion kehityksessä.

Tämä osoittaa, että niillä on rooli näiden pienten nisäkkäiden kehityksessä. Tutkijoiden mukaan neuritogeneesin säätelyyn (neuronien aksonien ja dendriittien tuottamiseen) liittyvä rooli.

Ne vaikuttavat myös aksonikasvuun. Nämä prioniproteiinit osallistuvat jopa aivopiirin kehittämiseen. Tämän vuoksi uskotaan, että näiden prionien PrP (C) puuttuminen johtaa viivästykseen jyrsijöiden moottorikehityksessä.

hermosoluja suojaava

Tutkimuksissa, joissa tutkittiin PrP (C): n yliekspressiota geenien orientoinnilla, havaittiin, että näiden prionien puuttuminen aiheuttaa ongelmia verenkiertoon joihinkin aivojen osiin (akuutti aivojen iskemia).

Tämä tarkoittaa, että prioniproteiinit toimivat neuroprotektoreina. Lisäksi on osoitettu, että PrP (C): n yli-ilmentyminen voi vähentää tai parantaa iskemian aiheuttamia leesioita.

Perifeerinen hermosto

Prp (C): n fysiologinen toiminta perifeerisen myeliinin ylläpidossa havaittiin äskettäin.

Laboratoriotutkimuksen aikana havaittiin, että prioniproteiinin puuttuessa laboratoriohiirillä kehittyi hermopuutteita, jotka siirtivät tietoa aivoista ja selkäytimestä, mitä kutsutaan perifeeriseksi neuropatiaksi..

Solukuolema

On olemassa joitakin proteiineja, jotka ovat samanlaisia ​​kuin prionit, ja ne sijaitsevat muualla kehossa kuin aivot.

Tällaisten proteiinien tehtävänä on aloittaa, säätää ja / tai kontrolloida solukuolemaa, kun organismi hyökätään (esimerkiksi virionien avulla), mikä estää taudinaiheuttajan leviämisen.

Näiden proteiinien tämä erityinen tehtävä johtaa tutkijoiden miettimään mahdollisten ei-tarttuvien prionien merkitystä patogeenien torjunnassa.

Pitkäaikainen muisti

Tutkimus tehtiin Stowers Instituteissa Missourissa Yhdysvalloissa. osoitti, että PrP-prioneilla voi olla merkitystä pitkäaikaisen muistin ylläpitämisessä.

Tutkimuksessa kävi ilmi, että tiettyjä prioniproteiineja voidaan kontrolloida toimimaan pitkäaikaisen muistin fysiologisten toimintojen ylläpitämisessä.

Kantasolujen uudistuminen

Tutkimus prioniproteiineista, jotka ekspressoituvat veren kudoksen kantasoluissa, paljasti, että kaikki nämä kantasolut (hematopoieettiset) ilmentävät prioniproteiineja solukalvossaan. Niinpä uskotaan, että he osallistuvat solujen uudistumisen monimutkaiseen ja erittäin tärkeään prosessiin.

Prionien aiheuttamat sairaudet

Prionin alkuperää olevat patologiat tunnistetaan progressiivisiksi degeneratiivisiksi aivojen häiriöiksi. He voivat hyökätä nautaeläimiä, peuroja, karibuita, lampaita ja jopa ihmisiä.

Nämä sairaudet johtuvat PrP (C) -proteiinien rakenteen muutoksesta, ja niiden spesifiset toiminnot ovat edelleen epävarmoja. Prionin patologioita voi ilmetä ilman tiedossa olevaa syytä. Niillä voi olla perinnöllinen perinnöllinen alkuperä ja ne voidaan välittää myös tarttuvalla tavalla.

Prionit aiheuttavat perhe-tyyppisiä, satunnaisia ​​ja tarttuvia tauteja. Perhe-prionitaudit ovat periytyviä. Satunnaiset patologiat ovat yleisimpiä ja esiintyvät ilman tunnettuja syitä.

Tarttuvia sairauksia pidetään harvinaisina, ne tarttuvat ihmisen välisen siirron, eläinten ja eläinten välisen, ihmisen ja eläimen välityksellä. Syyt ovat moninkertaisia ​​ja vaihtelevat saastuneesta lihan kulutuksesta, kannibalismista, verensiirroista ja saastuneiden kirurgisten laitteiden käsittelystä..

Yleisimmät prionitaudit ovat:

Creutzfeldt-Jakobin tauti (CJD)

Ihmisissä yleisin prionitauti on kosmopoliittinen patologia eli globaali jakautuminen. Se voi tapahtua perinnöllisessä (perheen), satunnaisessa tai tarttuvassa muodossa.

Potilailla on oireita, kuten dementiaa, nykimistä tai äkillisiä tahattomia liikkeitä ja keskushermoston puutteita.

Taudin hoidosta ja muodosta riippuen kuolema voi tapahtua 4 kuukauden ja 2 vuoden välillä sairauden saamisen jälkeen. Diagnoosia on vaikea tehdä, se tehdään yleensä post morten, ruumiinavauksen aikana.

Gerstmann-Sträussler-Scheinkerin tauti

Se on sairaus, jonka aiheuttavat prionit perinnöllisessä tai autosomaalisesti vallitsevassa tarttuvassa enkefaliassa. Sairaus ilmenee 40–60-vuotiailla.

Nämä ihmiset ilmentävät ongelmia ilmaisemaan sanoja (dysartria), nykimistä tai äkillisiä tahattomia liikkeitä, jotka ovat usein aggressiivisia.

Cerebellar-degeneraatio, johon liittyy epävakaa käyntiä. Muiden oireiden lisäksi on myös mahdollista havaita hyporeflexiaa, kuuroutta, katseen halvaantumista, dementiaa. Elinajanodote on noin 5 vuotta tai hieman pidempi.

Prionopatia, jolla on vaihteleva herkkyys proteaasille

Se on hyvin harvinainen sairaus, sillä sen esiintyvyysalue on 2–3 tapausta 100 miljoonaa asukasta kohden. Patologia on samanlainen kuin Gerstmann-Sträussler-Scheinker-tauti.

Proteiinin kliiniset ilmenemismuodot osoittavat alhaisen resistenssin proteaaseille, jotkut ovat enemmän ja toiset vähemmän herkkiä näille entsyymeille.

Potilaiden oireet ovat: puheen ja kognitiivisen heikkenemisen ongelmat, neuronien häviäminen alueella, jossa aivot kontrolloivat liikkeet ja suorittaa lihaskoordinointia.

Sairaus on yleinen kolmannen ikäisen (70-vuotiaiden) potilaiden kohdalla ja arvioitu elinaika, joka on infektoitu, on noin 20 kuukautta.

Tappava unettomuus

Se on perinnöllinen tai perinnöllinen sairaus, se voi esiintyä myös satunnaisesti. On tunnettua, että tauti johtuu perinnöllisestä tai autosomaalisesta dominoivasta mutaatiosta.

Potilaiden oireita ovat esimerkiksi kumulatiiviset ongelmat nukkua ja unen ylläpitämistä, dementiaa, kognitiivista heikkenemistä, jopa verenpaineen, takykardian, hyperhidroosin ja muiden ongelmia..

Ikä, jolla se vaikuttaa, on melko laaja, koska se vaihtelee 23–73 vuoden välillä, mutta keski-ikä on 40 vuotta. Elämän aika, joka on tartunnan jälkeen, on hieman yli 6 vuotta.

kuru

Tämä prionitauti on havaittu vain Papua-Uuden-Guinean asukkaissa. Se on kannibalismiin liittyvä tauti ja kuolleiden surun rituaalin kulttuuriperinne, jossa nämä ihmiset syövät enkefalonia tai ihmisen lihaa.

Ihmiset, jotka kuljettavat tautia yleensä, osoittavat hallitsemattomia ja tahattomia liikkeitä kehon eri osissa.

Heillä on vapinaa, liikkeen hallinnan menetys ja lihaskoordinaation menetys. Tartunnan saaneiden ihmisten elinajanodote on kaksi vuotta.

Eläinten sairaudet

Eläinten prionien tuottamat patologiat ovat naudan spongiforminen enkefalopatia. Tämä tauti aiheutti tuhoa Euroopassa, kansanterveydelle, eläinten terveydelle ja asianomaisten maiden taloudelle.

Eläinten muita sairauksia ovat scrapie, tarttuva minkki-enkefalopatia, krooninen tuholaissairaus (peuroissa) ja kissan spongiforminen enkefalopatia.

Näillä taudeilla, kuten ihmisillä esiintyvillä, ei ole tehokasta hoitoa, joten ehkäiseminen on välttämätöntä erityisesti ihmisen infektioiden jälkeen, jotka ovat syntyneet tartunnan saaneiden lehmien lihan kulutuksesta..

hoidot

Tähän mennessä ei ole tunnettua parannusta prionisairauksiin. Hoito on oireenmukaista. Potilaita kehotetaan suunnittelemaan palliatiivinen hoito ja geneettinen analyysi ja neuvonta suositellaan perheenjäsenille.

Laaja valikoima lääkkeitä on testattu potilailla, joilla on prionitauti, kuten antiviraalinen, kasvainvastainen, lääkkeitä sellaisille sairauksille kuin Parkinsonin tauti, immunosuppressiokäsittelyt, antibiootit, sienilääkkeet, jopa masennuslääkkeet.

Tällä hetkellä ei kuitenkaan ole näyttöä siitä, että jotkut näistä vähentäisivät oireita tai parantavat potilaiden eloonjäämistä.

ennaltaehkäisy

Prionit kestävät erilaisia ​​fyysisiä ja kemiallisia muutoksia. Eri tekniikoita käytetään kuitenkin kontaminoituneiden kirurgisten instrumenttien potilaiden saastumisen estämiseksi.

Käytetyimpiä tekniikoita on laitteiden sterilointi autoklaavissa 132 ° C: ssa tunnin ajan ja sitten upottaa instrumentit natriumhydroksidiin vähintään yhden tunnin ajan.

Toisaalta Maailman terveysjärjestö (WHO) on kehittänyt toimenpiteitä prionitautien leviämisen estämiseksi. Tämä organisaatio asettaa normit kiellettyjen tai mahdollisesti riskialttiiden kudosten, kuten silmien, aivojen, suoliston, nielujen ja selkäytimen, hoitoon..

viittaukset

  1. Prion, tarttuva agentti. Palautettu britannica.comista.
  2. Mikä on prioni? Palautettu osoitteesta scienceamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan. 2003. Prions - Proteiiniset tarttuvat hiukkaset. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
  4. Prioni. Haettu osoitteesta 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). Alfa-heliksien muuntaminen beeta-arkkeiksi sisältää scrapie-prioniproteiinien muodostumisen. Amerikan yhdysvaltojen kansallinen tiedeakatemia.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Solun prioniproteiinin biologinen toiminta: päivitys. BCM Biologia.
  7. DC Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prioniproteiini ilmentyy pitkäaikaisessa repopuloituvassa hematopoieettisissa kantasoluissa ja on tärkeä niiden itsensä uudistumisen kannalta. Amerikan yhdysvaltojen kansallinen tiedeakatemia.
  8. Prionien (tarttuvien spongiformisten enkefalopatioiden) aiheuttamien sairauksien tarkistaminen Haettu osoitteesta msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionapatiat: prionien enkefalopatiat. Perhe-lääketiede. SEMERGEN.