Karakteristični prioni, struktura, funkcije, bolesti



prioni oni su proteini bez genoma ili nukleinskih kiselina koje djeluju kao infektivni agensi. Pojam "prion" znači proteinsku zaraznu česticu (iz engleskih proteinskih infektivnih čestica), koju je skovao neurolog i dobitnik Nobelove nagrade, Stanley B. Prusiner.

Godine 1982. Prusiner i njegovi kolege identificirali su infektivne čestice proteina, dok su proučavali uzroke Creutzfeldt-Jakobove bolesti (kod ljudi) i goveđe spongiformne encefalopatije..

Ovi rijetki infektivni agensi nalaze se u membrani normalnih stanica, samo kao pogrešno savijeni proteini i / ili s abnormalnom trodimenzionalnom strukturom. Ovi proteini odgovorni su za višestruke degenerativne bolesti i vrlo visoku smrtnost koja utječe na živčana tkiva i strukturu mozga.

Također se nazivaju prionske bolesti. Među najvažnijima koji utječu na ljude su kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker bolest, Creutzfeldt-Jakobov sindrom i fatalna obiteljska nesanica..

indeks

  • 1 Opće karakteristike
  • 2 Strukture
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Funkcije
    • 3.1 S metabotropnim glutamatnim receptorima
    • 3.2 U embrionalnom razvoju
    • 3.3 Neuroprotektor
    • 3.4 Periferni živčani sustav
    • 3.5 Stanična smrt
    • 3.6 Dugoročno pamćenje
    • 3.7 Obnova matičnih stanica
  • 4 Bolesti uzrokovane prionima
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakobova bolest (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinker bolest
    • 4.3 Prionopatija s varijabilnom osjetljivošću na proteazu
    • 4.4 Letalna nesanica
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Bolesti u životinja
  • 5 Tretmani
  • 6 Sprečavanje
  • 7 Reference

Opće karakteristike

Prioni su proteinske strukture prisutne u staničnim membranama. Ovi proteini imaju izmijenjeni oblik ili konformaciju [PrP (Sc)].

Što se tiče njezina umnožavanja, to se postiže konverzijom oblika, kao u slučaju bolesti scrapie. U ovoj bolesti prioni regrutiraju PrP (C) (prionski proteini neporemećene konformacije) kako bi stimulirali konverziju u PrP (Sc) izoformu.

To stvara lančanu reakciju koja propagira infektivni materijal i stoga dopušta navodnjavanje bolesti. Još se ne zna kako se odvija ovaj proces pretvorbe.

Ovi neobični proteini sposobni za razmnožavanje, ne predstavljaju nukleinske kiseline. Dokaz za to je da su otporni na rendgenske zrake i ultraljubičasto zračenje. Ovi agensi lako razgrađuju nukleinske kiseline.

Prionski proteini, od kojih su sastavljeni prioni (PrP), nalaze se u cijelom tijelu, ne samo ljudi nego i drugih zdravih kralježnjaka. Ovi proteini su općenito otporni na proteaze (enzimi koji kataliziraju proteine)..

Vrlo malo se zna o korisnosti prionskih proteina PrP (C), normalnom obliku neinfektivnog proteina u ljudskom tijelu..

Međutim, neki istraživači su pokazali da kod miševa ti proteini aktiviraju popravak mijelina u stanicama perifernog živčanog sustava. Također je pokazano da odsustvo ovih uzrokuje demijelinizaciju takvih živčanih stanica.

strukture

Znanje o strukturi priona nalazi se uglavnom u istraživanjima provedenim na bakteriji Escherichia coli.

Provedena istraživanja pokazuju da su PrP (C) (normalni) i PrP (Sc) (infektivni) polipeptidi identični u sastavu aminokiselina, ali se razlikuju u 3D konformaciji i preklapanju ovih.

PrP (C)

Ovi neinfektivni prioni imaju u ljudi 209 aminokiselina. Oni imaju disulfidnu vezu. Njegova struktura je alfa-spiralna, što znači da ima spiralno oblikovane aminokiseline (alfa heliks) i nekoliko ravnih aminokiselinskih niti (beta-listova)..

Ovaj protein se ne može odvojiti centrifugiranjem, što znači da se ne može taložiti. Lako se probavlja širokom spektarskom serinskom proteazom zvanom proteinaza K.

PrP (Sc)

To je infektivni protein koji pretvara PrP (C) u infektivne PrP (Sc) izoforme i ima abnormalnu konfiguraciju ili oblik.

Vrlo malo je poznato o njegovoj 3D strukturi, no poznato je da ima nekoliko spiralnih oblika i ravnih niti ili beta. Promjena u izoformu je ono što je poznato kao temeljni događaj prionskih bolesti.

funkcije

Stanični prionski proteini [Prp (C)] nalaze se na staničnoj površini velikog broja organa i tkiva. Vrlo malo se zna o fiziološkim funkcijama priona u organizmu. Usprkos tome, iskustva provedena na miševima ukazuju na moguće funkcije, kao što su:

S metabotropnim glutamatnim receptorima

Pokazano je da PrP (C) djeluje s glutamatnim receptorima (ionotropnim i metabotropnim). PrP (C) sudjeluje kao receptor za sinaptotoksične oligomere peptida Ap na staničnoj površini.

U embrionalnom razvoju

Kod miševa iz obitelji Murinae otkriveno je da su PrP (C) prionski proteini izraženi nekoliko dana nakon implantacije, u embrionalnom razvoju.

To ukazuje da igraju ulogu u razvoju tih malih sisavaca. Uloga koja se prema istraživačima odnosi na regulaciju neuritogeneze (proizvodnja aksona i dendrita neurona).

Oni također djeluju na rast aksona. Ovi prionski proteini su čak uključeni u razvoj cerebelarnog kruga. Zbog toga se vjeruje da odsutnost ovih priona PrP (C) dovodi do kašnjenja u motoričkom razvoju glodavaca..

neuroprotektivna

U studijama o prekomjernoj ekspresiji PrP (C) orijentacijom gena, utvrđeno je da odsutnost tih priona uzrokuje probleme s dotokom krvi u neke dijelove mozga (akutna cerebralna ishemija)..

To znači da prionski proteini djeluju kao neuroprotektori. Dodatno je pokazano da prekomjerna ekspresija PrP (C) može smanjiti ili poboljšati lezije uzrokovane ishemijom..

Periferni živčani sustav

Nedavno je otkrivena fiziološka funkcija Prp (C) u održavanju perifernog mijelina.

Tijekom laboratorijske studije otkriveno je da laboratorijski miševi u nedostatku prionskog proteina razvijaju nedostatke živaca koji prenose informacije iz mozga i kralježnice, što se naziva periferna neuropatija..

Stanična smrt

Postoje neki proteini koji su slični prionima, a nalaze se u drugim dijelovima tijela od mozga.

Funkcija takvih proteina je da iniciraju, reguliraju i / ili kontroliraju staničnu smrt, kada se organizam napada (na primjer virionima), čime se sprječava širenje patogena.

Ova neobična funkcija ovih proteina vodi istraživače da razmisle o mogućoj važnosti neinfektivnih priona u borbi protiv patogena.

Dugoročno pamćenje

Studija provedena na Institutu Stowers, u Missouriju, SAD. pokazali su da PrP prioni mogu imati ulogu u održavanju dugoročne memorije.

Istraživanje je otkrilo da se određeni prionski proteini mogu kontrolirati kako bi se održalo fiziološko djelovanje dugotrajne memorije.

Obnova matičnih stanica

Istraživanje o prionskim proteinima koji su izraženi u matičnim stanicama krvnog tkiva otkrili su da sve te matične stanice (hematopoetske) eksprimiraju prionske proteine ​​u staničnoj membrani. Stoga se vjeruje da sudjeluju u složenom i vrlo važnom procesu obnove stanica.

Bolesti uzrokovane prionima

Patologije prionskog podrijetla prepoznate su kao progresivne degenerativne poremećaje mozga. Mogu napadati goveda, jelene, karibue, ovce pa čak i ljude.

Ove bolesti su uzrokovane promjenom strukture PrP (C) proteina i čije su specifične funkcije još uvijek neizvjesne. Prionske patologije mogu nastati bez poznatog uzroka. Oni mogu imati nasljedno genetsko podrijetlo i mogu se prenositi i na zarazno-zarazan način.

Prioni uzrokuju obiteljske, sporadične i zarazne bolesti. Obiteljske prionske bolesti su one koje su nasljedne. Povremene patologije su najčešće i javljaju se bez poznatih uzroka.

Zarazne bolesti se smatraju rijetkim, prenosive su putem prijenosa od osobe do osobe, životinje na životinje, osobe na životinje i obrnuto. Uzroci su višestruki i variraju od konzumiranja konzumiranog mesa, kanibalizma, transfuzija, do manipulacije kontaminirane kirurške opreme.

Najčešće prionske bolesti su:

Creutzfeldt-Jakobova bolest (CJD)

Smatra se najčešćom prionskom bolesti među ljudima, to je kozmopolitska patologija, odnosno globalna distribucija. Može se dogoditi nasljedno (obiteljski), sporadično ili zarazno.

Pacijenti imaju simptome kao što su demencija, trzanje ili iznenadni nevoljni pokreti i nedostaci središnjeg živčanog sustava.

Ovisno o liječenju i obliku bolesti, smrt se može dogoditi između 4 mjeseca i 2 godine nakon stjecanja bolesti. Dijagnozu je teško napraviti, to se obično radi post morten, tijekom obdukcije.

Bolest Gerstmann-Sträussler-Scheinker

To je bolest koju uzrokuju prioni u nasljednom ili autosomno dominantnom infektivnom encefalnom procesu. Bolest se manifestira kod ljudi od 40 do 60 godina.

Ti ljudi manifestiraju probleme u artikuliranju riječi (disartrija), trzanja ili iznenadnih nevoljnih pokreta, što je česta agresivnost.

Cerebelarna degeneracija praćena nestabilnim hodom. Također je moguće promatrati hiporefleksiju, gluhoću, paralizu pogleda, demenciju, između ostalih simptoma. Očekivano trajanje života je oko 5 godina ili malo duže.

Prionopatija s varijabilnom osjetljivošću na proteazu

To je vrlo rijetka bolest, do te mjere da je njezin raspon pojavljivanja 2 do 3 slučaja na 100 milijuna stanovnika. Patologija je slična Gerstmann-Sträussler-Scheinker-ovoj bolesti.

Kliničke manifestacije proteina ukazuju na nisku otpornost na proteaze, neke su više i druge manje osjetljive na te enzime.

Simptomi koji su prisutni pacijentima su: problemi s pogoršanjem govora i kognitivnih funkcija, gubitak neurona u području u kojem mozak kontrolira pokrete i provodi koordinaciju mišića.

Bolest je česta u bolesnika treće dobi (70 godina), a procijenjeno vrijeme života nakon inficiranja je oko 20 mjeseci.

Smrtonosna nesanica

To je nasljedna ili obiteljska bolest, može se pojaviti i sporadično. Poznato je da je bolest posljedica nasljedne ili autosomalne dominantne mutacije.

Pacijenti imaju simptome kao što su kumulativni problemi za spavanje i održavanje sna, demencije, kognitivnog pogoršanja, čak i problema hipertenzije, tahikardije, hiperhidroze i drugih.

Dob u kojoj djeluje je prilično široka, jer se kreće između 23 i 73 godine, no prosječna dob je 40 godina. Jednom zaraženo vrijeme života je tek nešto više od 6 godina.

Kuru

Ova prionska bolest otkrivena je samo kod stanovnika Papue Nove Gvineje. To je bolest povezana s kanibalizmom i kulturnom tradicijom rituala žalosti za mrtvima, gdje ti ljudi jedu encefalon ili ljudsko meso.

Osobe koje nose bolest, općenito, manifestiraju nekontrolirane i nenamjerne pokrete u različitim dijelovima tijela.

Imaju drhtanje, gubitak kontrole kretanja i gubitak koordinacije mišića. Očekivano trajanje života kod zaraženih osoba je dvije godine.

Bolesti u životinja

Među patologijama koje nastaju prionima u životinja je goveda spongiformna encefalopatija. Ova bolest izazvala je pustoš u Europi, javno zdravlje, zdravlje životinja i gospodarstvo pogođenih zemalja.

Druge bolesti kod životinja su scrapie, transmisivna encefalopatija kune, bolest kroničnog gubitka (kod jelena) i mačja spongiformna encefalopatija..

Ovim bolestima, kao i onima kod ljudi, nedostaje djelotvorno liječenje, tako da je prevencija neophodna osobito nakon infekcija koje su nastale kao posljedica konzumacije mesa zaraženih krava..

tretmani

Do danas nije poznat lijek za prionske bolesti. Liječenje je simptomatsko. Pacijentima se savjetuje da planiraju palijativnu skrb, a genetska analiza i savjetovanje se preporučuje članovima obitelji.

U bolesnika s prionskim bolestima, kao što su antivirusni, antitumorski, lijekovi za bolesti poput Parkinsonove bolesti, liječenje imunosupresije, antibiotici, antifungici, čak i antidepresivi, testirani su razni lijekovi..

Međutim, za sada nema dokaza da neki od njih smanjuju simptome ili poboljšavaju preživljavanje pacijenata.

prevencija

Prioni su otporni na različite fizičke i kemijske promjene. Međutim, koriste se različite tehnike za sprečavanje kontaminacije pacijenata kontaminiranim kirurškim instrumentima.

Među najčešće korištenim tehnikama je sterilizacija opreme u autoklavu na 132 ° C jedan sat, a zatim instrumenti uronjeni u natrijev hidroksid najmanje još jedan sat.

S druge strane, Svjetska zdravstvena organizacija (WHO) razvila je mjere za sprječavanje širenja prionskih bolesti. Ova organizacija uspostavlja norme za upravljanje zabranjenim ili potencijalno rizičnim tkivima kao što su: oči, mozak, crijevo, tonzile i kičmena moždina..

reference

  1. Prion, zarazni agent. Oporavio se od britannica.com.
  2. Što je Prion? Oporavio se od scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan. 2003. Prioni - proteinske zarazne čestice. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
  4. Prion. Preuzeto s 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-heliksa u beta-ploče ima svojstvo u stvaranju prionskih scrapie proteina. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore i A. Aguzzic (2017). Biološka funkcija staničnog prionskog proteina: ažuriranje. BCM Biology.
  7. DC Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionski protein se izražava u dugotrajnim repopulacijskim hematopoetskim matičnim stanicama i važan je za njihovo samoobnavljanje. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država.
  8. Pregled bolesti koje stvaraju prioni (transmisivna spongiformna encefalopatija) Dobavljeno iz msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpatije: prionske encefalopatije. Obiteljska medicina. SEMERGEN.