Charakteristické prióny, štruktúra, funkcie, choroby



prióny sú to proteíny bez genómu alebo nukleové kyseliny, ktoré pôsobia ako infekčné činidlá. Termín "prión" znamená proteínovú infekčnú časticu (z anglických proteínových infekčných častíc), ktorú vytvoril neurológ a víťaz Nobelovej ceny Stanley B. Prusiner.

V roku 1982, Prusiner a jeho kolegovia identifikovali infekčné proteínové častice, pričom študovali príčiny Creutzfeldt-Jakobových chorôb (u ľudí) a bovinnej spongiformnej encefalopatie..

Tieto zriedkavé infekčné činidlá sa nachádzajú v membráne normálnych buniek, len ako zle zložené proteíny a / alebo s abnormálnou trojrozmernou štruktúrou. Tieto proteíny sú zodpovedné za mnohopočetné degeneratívne ochorenia a veľmi vysokú mortalitu, ktorá ovplyvňuje nervové tkanivá a štruktúru mozgu.

Nazývajú sa tiež priónovými chorobami. Medzi najdôležitejšie, ktoré postihujú ľudí, patria kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba, Creutzfeldt-Jakobov syndróm a fatálna familiárna insomnia..

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
  • 2 Štruktúry
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Funkcie
    • 3.1 S metabotropnými glutamátovými receptormi
    • 3.2 Pri embryonálnom vývoji
    • 3.3 Neuroprotektor
    • 3.4 Periférny nervový systém
    • 3.5 Bunková smrť
    • 3.6 Dlhodobá pamäť
    • 3.7 Obnovenie kmeňových buniek
  • 4 Choroby spôsobené priónmi
    • 4.1 Creutzfeldtova-Jakobova choroba (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba
    • 4.3 Prionopatia s premenlivou citlivosťou na proteázu
    • 4.4 Smrteľná nespavosť
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Choroby zvierat
  • 5 Ošetrenia
  • 6 Prevencia
  • 7 Referencie

Všeobecné charakteristiky

Prióny sú proteínové štruktúry prítomné v bunkových membránach. Tieto proteíny majú zmenený tvar alebo konformáciu [PrP (Sc)].

Pokiaľ ide o jeho množenie, dosahuje sa tak premenou foriem, ako v prípade choroby klusavky. Pri tejto chorobe prióny získavajú PrP (C) (priónové proteíny nerušenej konformácie) na stimuláciu konverzie na izoformu PrP (Sc).

Toto vytvára reťazovú reakciu, ktorá šíri infekčný materiál, a preto umožňuje zavlažovanie ochorenia. Stále nie je známe, ako tento proces konverzie nastane.

Tieto neobvyklé proteíny, ktoré sú schopné množiť sa, nepredstavujú nukleové kyseliny. Dôkazom toho je, že sú odolné voči röntgenovému žiareniu a ultrafialovému žiareniu. Tieto činidlá ľahko rozkladajú nukleové kyseliny.

Prionové proteíny, z ktorých sa prióny tvoria (PrP), sa nachádzajú v celom tele, nielen u ľudí, ale u iných zdravých stavovcov. Tieto proteíny sú všeobecne rezistentné na proteázy (enzýmy, ktoré katalyzujú proteíny)..

Veľmi málo je známe o užitočnosti priónových proteínov PrP (C), čo je normálna forma neinfekčného proteínu v ľudskom tele..

Niektorí výskumníci však ukázali, že u myší tieto proteíny aktivujú opravu myelínu v bunkách periférneho nervového systému. Tiež sa ukázalo, že ich absencia spôsobuje demyelinizáciu takýchto nervových buniek.

štruktúry

Poznatky, ktoré máme o štruktúre priónov, spočívajú najmä vo výskume baktérií Escherichia coli.

Uskutočnené štúdie ukazujú, že PrP (C) (normálne) a PrP (Sc) (infekčné) polypeptidy sú identické v zložení aminokyselín, ale líšia sa v 3D konformácii a skladaní týchto polypeptidov..

PrP (C)

Tieto neinfekčné prióny majú u ľudí 209 aminokyselín. Majú disulfidovú väzbu. Jeho štruktúra je alfa-helikálna, čo znamená, že má špirálovito tvarované aminokyseliny (alfa helixy) a niekoľko plochých aminokyselinových reťazcov (beta listy).

Tento proteín nemôže byť separovaný centrifugáciou, čo znamená, že nie je sedimentovateľný. Ľahko sa trávi širokospektrálnou serínovou proteázou nazývanou proteináza K.

PrP (Sc)

Je to infekčný proteín, ktorý transformuje PrP (C) na infekčné izoformy PrP (Sc) a má abnormálnu konfiguráciu alebo tvar.

Veľmi málo je známe o jeho 3D štruktúre, je však známe, že má málo špirálových tvarov a viac plochých prameňov alebo betas. Zmena na izoformu je známa ako základná udalosť priónových ochorení.

funkcie

Bunkové priónové proteíny [Prp (C)] sú umiestnené na bunkovom povrchu širokej škály orgánov a tkanív. Veľmi málo je známe o fyziologických funkciách priónov v organizme. Napriek tomu skúsenosti s myšami naznačujú možné funkcie, ako napríklad:

S metabotropnými glutamátovými receptormi

Ukázalo sa, že PrP (C) pôsobí s glutamátovými receptormi (ionotropnými a metabotropnými). PrP (C) sa zúčastňuje ako receptor pre synaptotoxické oligoméry Ap peptidu na povrchu bunky.

Pri embryonálnom vývoji

U myší z rodiny Murinae sa zistilo, že PrP (C) priónové proteíny sa exprimujú niekoľko dní po implantácii, pri embryonálnom vývoji..

To naznačuje, že zohrávajú úlohu pri vývoji týchto malých cicavcov. Úloha, ktorá podľa výskumníkov súvisí s reguláciou neuritogenézy (produkcia axónov a dendritov neurónov).

Pôsobia aj na rast axónov. Tieto priónové proteíny sa dokonca podieľajú na vývoji cerebelárneho okruhu. Z tohto dôvodu sa predpokladá, že absencia týchto priónov PrP (C) vedie k oneskoreniu motorického vývoja hlodavcov..

neuroprotektívne

V štúdiách o nadmernej expresii PrP (C) orientáciou génov sa zistilo, že absencia týchto priónov spôsobuje problémy s krvným zásobovaním niektorých častí mozgu (akútna mozgová ischémia)..

To znamená, že priónové proteíny fungujú ako neuroprotektory. Okrem toho sa preukázalo, že nadmerná expresia PrP (C) môže znížiť alebo zlepšiť lézie spôsobené ischémiou.

Periférny nervový systém

Nedávno bola objavená fyziologická funkcia Prp (C) pri udržiavaní periférneho myelínu.

Počas laboratórnej štúdie sa zistilo, že v neprítomnosti priónového proteínu sa u laboratórnych myší vyvinuli nervové nedostatky, ktoré prenášajú informácie z mozgu a miechy, čo sa nazýva periférna neuropatia..

Bunková smrť

Tam sú niektoré bielkoviny, ktoré sú podobné priony, a tieto sú umiestnené v iných častiach tela ako mozog.

Funkciou takýchto proteínov je iniciácia, regulácia a / alebo kontrola bunkovej smrti, keď je organizmus napadnutý (napríklad viriónmi), čím sa zabraňuje šíreniu patogénu..

Táto zvláštna funkcia týchto proteínov vedie výskumníkov k zamysleniu sa nad možným významom neinfekčných priónov v boji proti patogénom..

Dlhodobá pamäť

Štúdia vykonaná na inštitúte Stowers Institute v Missouri v USA. preukázali, že priony PrP môžu zohrávať úlohu pri udržiavaní dlhodobej pamäte.

Štúdia ukázala, že určité priónové proteíny môžu byť riadené tak, aby fungovali pri udržiavaní fyziologických funkcií dlhodobej pamäte.

Obnovenie kmeňových buniek

Skúmanie priónových proteínov, ktoré sú exprimované v kmeňových bunkách krvného tkaniva, ukázalo, že všetky tieto kmeňové bunky (hematopoetické) exprimujú priónové proteíny vo svojej bunkovej membráne. Preto sa predpokladá, že sa podieľajú na komplexnom a veľmi dôležitom procese obnovy buniek.

Choroby spôsobené priónmi

Patológie prionového pôvodu sú rozpoznávané ako progresívne degeneratívne poruchy mozgu. Môžu napadnúť hovädzí dobytok, jeleň, karibu, ovce a dokonca aj ľudí.

Tieto ochorenia sú spôsobené zmenou štruktúry PrP (C) proteínov a ktorých špecifické funkcie sú v súčasnosti ešte neisté. Prionové patológie môžu vzniknúť bez známej príčiny. Môžu mať dedičný genetický pôvod a môžu byť tiež prenášané infekčným nákazlivým spôsobom.

Prióny spôsobujú rodinné, sporadické a nákazlivé ochorenia. Rodové priónové ochorenia sú tie, ktoré sú dedičné. Sporadické patológie sú najčastejšie a vyskytujú sa bez známych príčin.

Nákazlivé choroby sa považujú za zriedkavé, sú prenosné prostredníctvom prenosu z osoby na osobu, zo zvieraťa na zviera, z človeka na zviera a naopak. Príčiny sú mnohonásobné a pohybujú sa od spotreby kontaminovaného mäsa, kanibalizmu, transfúzií až po manipuláciu s kontaminovaným chirurgickým vybavením..

Najčastejšie priónové ochorenia sú:

Creutzfeldt-Jakobova choroba (CJD)

Je považovaná za najčastejšiu priónovú chorobu u ľudí, je to kozmopolitná patológia, teda globálna distribúcia. Môže sa vyskytnúť v dedičnej (rodinnej), sporadickej alebo infekčnej forme.

Pacienti majú príznaky ako demencia, trhavé alebo náhodné mimovoľné pohyby a nedostatky centrálneho nervového systému.

V závislosti od liečby a formy ochorenia sa môže smrť vyskytnúť medzi 4 mesiacmi až 2 rokmi po nadobudnutí choroby. Diagnóza sa ťažko robí, zvyčajne sa to robí post morten, počas pitvy.

Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba

Je to ochorenie spôsobené priónmi v dedičnom alebo autozomálne dominantnom infekčnom encefalickom procese. Toto ochorenie sa prejavuje u ľudí vo veku 40 až 60 rokov.

Títo ľudia prejavujú problémy s artikuláciou slov (dysartria), trhaním alebo náhlymi nedobrovoľnými pohybmi, ktoré sú častou agresivitou.

Cerebelárna degenerácia sprevádzaná nestabilnou chôdzou. Tiež je možné pozorovať hyporeflexiu, hluchotu, paralýzu zraku, demenciu, okrem iných symptómov. Priemerná dĺžka života je približne 5 rokov alebo o niečo dlhšia.

Prionopatia s premenlivou citlivosťou na proteázu

Ide o veľmi zriedkavé ochorenie až do tej miery, že rozsah jeho výskytu je 2 až 3 prípady na 100 miliónov obyvateľov. Patológia je podobná Gerstmann-Sträusslerovej-Scheinkerovej chorobe.

Klinické prejavy proteínu indikujú nízku rezistenciu na proteázy, niektoré sú na tieto enzýmy viac a iné menej citlivé.

Príznaky, ktoré sú prítomné, sú: problémy s rečou a kognitívne poškodenie, strata neurónov v oblasti, kde mozog riadi pohyby a vykonáva svalovú koordináciu.

Choroba je častá u pacientov tretieho veku (70 rokov) a odhadovaná životnosť po infikovaní je približne 20 mesiacov.

Smrteľná nespavosť

Je to dedičné alebo rodinné ochorenie, môže sa vyskytnúť aj sporadicky. Je známe, že ochorenie je spôsobené dedičnou alebo autozomálne dominantnou mutáciou.

Pacienti predstavujú príznaky, ako sú kumulatívne problémy so spánkom a udržanie spánku, demencia, zhoršenie kognitívnych funkcií, dokonca aj problémy s hypertenziou, tachykardiou, hyperhidrózou a inými..

Vek, v ktorom postihuje, je pomerne široký, pretože sa pohybuje medzi 23 a 73 rokmi, priemerný vek je však 40 rokov. Doba infikovania je len niečo málo cez 6 rokov.

kuru

Táto priónová choroba bola zistená len u obyvateľov Papuy-Novej Guiney. Je to choroba spojená s kanibalizmom a kultúrnou tradíciou rituálu smútku pre mŕtvych, kde títo ľudia jedia encefalon alebo ľudské telo..

Ľudia, ktorí túto chorobu nesú, vo všeobecnosti prejavujú nekontrolovateľné a nedobrovoľné pohyby v rôznych častiach tela.

Majú tras, stratu kontroly pohybu a stratu koordinácie svalov. Priemerná dĺžka života u infikovaných ľudí je dva roky.

Choroby zvierat

Medzi patológiami produkovanými priónmi u zvierat patrí bovinná spongiformná encefalopatia. Táto choroba spôsobila zmätok v Európe, verejné zdravie, zdravie zvierat a hospodárstvo postihnutých krajín.

Ďalšími ochoreniami u zvierat sú klusavka, prenosná norková encefalopatia, chronická choroba chradnutia (u jeleňov) a spongiformná encefalopatia mačiek.

Tieto ochorenia, ako tie, ktoré sa vyskytujú u ľudí, nemajú účinnú liečbu, takže prevencia je nevyhnutná najmä po infekciách u ľudí, ku ktorým došlo v dôsledku konzumácie mäsa z infikovaných kráv..

ošetrenie

Doteraz nie je známy žiadny liek na priónové ochorenia. Liečba je symptomatická. Pacientom sa odporúča naplánovať paliatívnu starostlivosť a pre členov rodiny sa odporúča genetická analýza a poradenstvo.

Bola testovaná široká škála liekov u pacientov s priónovými ochoreniami, ako sú antivírusové, protinádorové, lieky na ochorenia ako je Parkinsonova choroba, liečba imunosupresie, antibiotiká, antimykotiká, dokonca aj antidepresíva..

V súčasnosti však neexistuje žiadny dôkaz, ktorý by naznačoval, že niektoré z týchto symptómov znižujú alebo zlepšujú prežitie pacientov.

prevencia

Prióny sú odolné voči rôznym fyzikálnym a chemickým zmenám. Na zabránenie kontaminácie pacientov kontaminovanými chirurgickými nástrojmi sa však používajú rôzne techniky.

Medzi najpoužívanejšie techniky patrí sterilizácia zariadenia v autokláve pri 132 ° C počas jednej hodiny a potom ponorenie nástrojov do hydroxidu sodného aspoň jednu hodinu..

Na druhej strane Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) vyvinula opatrenia na prevenciu šírenia priónových ochorení. Táto organizácia stanovuje normy pre riadenie zakázaných alebo potenciálne rizikových tkanív, ako sú: oči, mozog, črevá, mandle a miecha..

referencie

  1. Prion, infekčný agens. Získané z britannica.com.
  2. Čo je to Prion? Získané z scientificamerican.com.
  3. P. C. Kalikiri, R.G. Sachan. Prions - Proteínové infekčné častice. Journal, Indická akadémia klinickej medicíny.
  4. Prion. Zdroj: 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). Konverzia alfa-helixov na beta-listy sa prejavuje pri tvorbe prionových proteínov klusavky. Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore a A. Aguzzic (2017). Biologická funkcia bunkového priónového proteínu: aktualizácia. Biológia BCM.
  7. DC Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionový proteín je exprimovaný v dlhodobých repopulačných hematopoetických kmeňových bunkách a je dôležitý pre ich samoobnovenie. Zborník Národnej akadémie vied Spojených štátov amerických.
  8. Prehľad chorôb produkovaných priónmi (prenosné spongiformné encefalopatie) Zdroj: msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prionové encefalopatie. Rodinné lekárstvo. SEMERGEN.