PRIONOK: JELLEMZŐK, FELÉPÍTÉS, FUNKCIÓK, BETEGSÉGEK - BIOLÓGIA - 2025

A prionok olyan nukleinsav-genom nélküli proteinek, amelyek fertőző ágensekként működnek. A "prion" kifejezés fehérjefertõzõ fertõzõ részecskéket jelent (angol fehérjefertõzõ fertõzõ részecskékbõl), és a neurológus és a Nobel-díjas Stanley B. Prusiner készítette.

1982-ben Prusiner és kollégái fertőző fehérjerészecskét azonosítottak, miközben tanulmányozták a Creutzfeldt-Jakob betegségek (emberekben) és a szarvasmarha szivacsos agyvelőbántalma okait.

Szarvasmarha-prionfehérje maradékai. Felvétel és szerkesztés: 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. és RCSB, a Wikimedia Commons segítségével

Ezek a ritka fertőző ágensek a normál sejtek membránjában találhatók, csak hibásan összetekert fehérjékként és / vagy rendellenes háromdimenziós szerkezettel. Ezek a fehérjék felelősek a sokféle degeneratív betegségért és a nagyon magas mortalitásért, amelyek befolyásolják az idegi szöveteket és az agy szerkezetét.

Prionbetegségeknek is nevezik. Az embereket érintő legfontosabb események közül a Gerstmann-Sträussler-Scheinker betegség, a Creutzfeldt-Jakob szindróma és a végzetes családi álmatlanság jelentkezik.

Általános tulajdonságok

A prionok fehérjeszerkezetek, amelyek jelen vannak a sejtmembránokban. Ezeknek a fehérjéknek megváltozott alakja vagy alakja van.

Szaporodása szempontjából a formák átalakításával érhető el, mint a surlókór esetén. Ebben a betegségben a prionok PrP (C) -et (változatlan konformációjú prionfehérjéket) toboroznak, hogy ösztönözzék a PrP (Sc) izoformá történő átalakulást.

Ez egy láncreakciót hoz létre, amely elteríti a fertőző anyagot, és ezáltal lehetővé teszi a betegség öntözését. Még nem ismert, hogy ez az átalakítási folyamat hogyan történik.

Ezeknek a szaporodásra képes szokatlan fehérjéknek nincs nukleinsavja. Ennek igazolása az, hogy ellenállnak a röntgen- és ultraibolya sugárzásnak. Ezek a szerek könnyen lebontják a nukleinsavakat.

A prionfehérjék, amelyekből a prionok (PrP) alkotnak, az egész testben megtalálhatók, nem csak az emberekben, hanem más egészséges gerincesekben is. Ezek a fehérjék általában rezisztensek a proteázokra (enzimek, amelyek katalizálják a fehérjéket).

Nagyon keveset tudunk a PrP (C) prionfehérjék hasznosságáról, a nem fertőző fehérje normál formájáról az emberi testben.

Néhány kutatónak azonban sikerült bebizonyítania, hogy egerekben ezek a fehérjék aktiválják a mielin javulását a perifériás idegrendszer sejtjeiben. Ezen hiányokról szintén kimutatták, hogy az ilyen idegsejtek demielinizációját idézik elő.

struktúrák

A prionok szerkezetével kapcsolatos ismeretek elsősorban az Escherichia coli baktériumban végzett vizsgálatokban rejlenek.

A tanulmányok kimutatták, hogy a PrP (C) (normál) és a PrP (Sc) (fertőző) láncban levő polipeptidek azonosak az aminosavak összetételében, de 3D konformációjukban és összehajtogatásukban különböznek.

PrP (C)

Ezekben a nem fertőző prionokban 209 aminosav van az emberben. Diszulfid-kötésük van. Szerkezete alfa-spirális, ami azt jelenti, hogy spirál alakú aminosavakkal (alfa-heliklikák) és kevés lapos aminosavszállal (béta-lemez) van.

Ezt a fehérjét nem lehet centrifugálással elválasztani, ami azt jelenti, hogy nem ülepíthető. Könnyen emészthető a széles spektrumú szerin proteáznak, az úgynevezett proteináz K-nek.

PrP (Sc)

Fertőző fehérje, amely a PrP (C) fertőző PrP (Sc) izoformákká alakul és rendellenes konfigurációval vagy alakkal rendelkezik.

Nagyon keveset tudunk a 3D-s szerkezetéről, azonban ismert, hogy kevés spirális alakú és több lapos szál vagy bétalap van. Az izoformára való áttérés az úgynevezett prionbetegségek központi eseménye.

Jellemzők

A sejtes prionfehérjék sokféle szerv és szövet sejtfelületén találhatók. Nagyon keveset tudunk a prionok fiziológiai funkcióiról a testben. Ennek ellenére az egerekkel végzett kísérletek jelzik a lehetséges funkciókat, mint például:

Metabotróp glutamát receptorokkal

Kimutatták, hogy a PrP (C) a glutamát receptorokkal (ionotróp és metabotrop) működik. A PrP (C) receptorként vesz részt a sejtfelszíni Ap peptid szinaptotoxikus oligomerjeiben.

Az embrionális fejlődésben

A Murinae család egereiben azt találták, hogy a PrP (C) prionfehérjék az implantációt követő néhány napon belül expresszálódnak az embrionális fejlődésben.

Ez azt jelzi, hogy szerepet játszanak ezen kis emlősök fejlődésében. Az a szerepe, amely a kutatók szerint kapcsolatban áll a neuritogenezis szabályozásával (a neuronok axonjainak és dendritjeinek képződése).

Az axonális növekedést is befolyásolják. Ezek a prionfehérjék még az agyi áramlás kialakulásában is részt vesznek. Emiatt úgy gondolják, hogy ezen PrP (C) -prionok hiánya késlelteti a rágcsálók motoros fejlődését.

neuroprotektív

A PrP (C) génorientációval történő túlzott expressziójának vizsgálatában azt találták, hogy ezeknek a prionoknak a hiánya az agy bizonyos pontjainak vérellátásával jár (akut agyi ischaemia).

Ez azt jelenti, hogy a prionfehérjék neuroprotektorként működnek. Ezen felül kimutatták, hogy a PrP (C) túlzott expressziója csökkentheti vagy javíthatja az ischaemia okozta sérüléseket.

Perifériás idegrendszer

Nemrégiben felfedezték a Prp (C) fiziológiás szerepét a perifériás mielin fenntartásában.

Egy laboratóriumi vizsgálat során felfedezték, hogy a prionfehérje hiányában a laboratóriumi egerekben a perifériás neuropátiában az agyból és a gerincvelőből információt hordozó idegek hiányosságai fejlődtek ki.

Sejthalál

Vannak olyan fehérjék, amelyek hasonlóak a prionokhoz, és ezek a test más részein helyezkednek el, mint az agy.

Az ilyen fehérjék feladata a sejthalál kezdeményezése, szabályozása és / vagy szabályozása a szervezet megtámadásakor (például vironok által), ezáltal megakadályozva a kórokozó terjedését.

Ezeknek a fehérjéknek a sajátos funkciója arra készteti a kutatókat, hogy gondolkozzanak a nem fertőző prionok lehetséges fontosságára a kórokozók elleni küzdelemben.

Hosszú távú memória

A Missouri állambeli Stowers Institute-ban végzett tanulmány kimutatta, hogy a PrP-prionok szerepet játszhatnak a hosszú távú memória fenntartásában.

A tanulmány kimutatta, hogy bizonyos prionfehérjék szabályozhatók úgy, hogy fenntartják a hosszú távú memória élettani funkcióit.

Őssejtek megújulása

A vérszövet őssejtekben expresszálódó prionfehérjék vizsgálata során kiderült, hogy ezek az összes őssejt (hematopoietikus) prionfehérjéket expresszálnak sejtmembránjukban. Tehát úgy gondolják, hogy részt vesznek a sejtek megújulásának komplex és nagyon fontos folyamatában.

Prionok által okozott betegségek

A prion eredetű patológiákat progresszív degeneratív agyi rendellenességeknek tekintik. Támadhatnak szarvasmarhákat, szarvasokat, karibu, juhokat és még embereket is.

Ezeket a betegségeket a PrP (C) fehérjék szerkezetének megváltozása okozza, amelyek specifikus funkciói ma még mindig bizonytalanok. A prionpatológiák ismert ok nélkül felmerülhetnek. Lehetnek örökletes genetikai eredetűek, és fertőző-fertőző módon is terjedhetnek.

A prionok családi, szórványos és fertőző betegségeket okoznak. A családi prionbetegségek örökölhetők. A sporadikus patológiák a leggyakoribbak és ismert okok nélkül fordulnak elő.

A fertőző betegségeket ritkanak tekintik, azok személyről emberre, állatról állatra, emberről állatra és fordítva is átvihetők. Ennek okai többek között a fertőzött hús fogyasztásától, a kannibalizmustól, a transzfúziótól a szennyezett sebészeti eszközök kezeléséig terjednek.

A leggyakoribb prionbetegségek a következők:

Creutzfeldt-Jakob-kór (CJD)

Az embernél a leggyakoribb prionbetegségnek tekintik, ez egy kozmopolita betegség, vagyis világszerte elterjedt. Lehet örökletes (családi), szórványos vagy fertőző.

A betegek olyan tünetekkel rendelkeznek, mint például demencia, rándulások vagy hirtelen akaratlan mozgások, valamint a központi idegrendszer hiányosságai.

A betegség kezelésétől és formájától függően a halál 4 hónaptól 2 évig terjedhet a betegség megszerzésétől számítva. A diagnózist nehéz meghatározni, általában post mortem formájában, boncoláskor.

Az agyszövet fénymikrográfia, amely feltárja a tipikus amiloid plakkok jelenlétét a Creutzfeldt-Jakob-kórtípus egyik változatában. Készítette és szerkesztette: Tartalomszolgáltatók: CDC / Teresa Hammett Fotó-jóváírás: Sherif Zaki; MD; PhD; Wun-Ju Shieh; MD; PhD; MPH, a Wikimedia Commonson keresztül

Gerstmann-Sträussler-Scheinker betegség

Ez egy olyan betegség, amelyet a prionok okoznak egy örökletes vagy autoszomális domináns fertőző agyi folyamatban. A betegség 40-60 éves korban jelentkezik.

Ezeknek az embereknek problémái vannak a szavak megfogalmazásakor (dizartria), rándulásokkal vagy hirtelen akaratlan mozdulatokkal, az agresszivitás gyakori.

Ezek cerebelláris degenerációval járnak, instabil járással. A tünetek között a hyporeflexia, a süket, a bénulás, a demencia megfigyelése is lehetséges. A várható élettartam körülbelül 5 év vagy kissé hosszabb.

Proszkópia, változó érzékenységgel a proteázra

Ez egy nagyon ritka betegség, annyiban, hogy előfordulási tartománya 2–3 eset 100 millió lakosra esik. A patológia hasonló a Gerstmann-Sträussler-Scheinker betegséghez.

A fehérje klinikai megnyilvánulása alacsony proteázrezisztenciát jelez, néhányuk több, mások kevésbé érzékenyek ezekre az enzimekre.

A betegek jelenlegi tünetei: beszédproblémák és kognitív zavarok, idegsejtek vesztesége azon a területen, ahol az agy ellenőrzi a mozgásokat és elvégzi az izmok koordinációját.

A betegség gyakori az idős betegekben (70 év), és a becsült élettartam körülbelül 20 hónap.

Végzetes álmatlanság

Örökletes vagy családi betegség, szórványosan is előfordulhat. A betegségről ismert, hogy örökletes vagy autoszomális domináns mutációnak köszönhető.

A betegek olyan tüneteket mutatnak, mint kumulatív alvási és alvásfenntartási problémák, demencia, kognitív károsodás, akár hipertónia, tachikardia, hiperhidrozis és mások is.

Az érintett életkor meglehetősen széles, 23 és 73 év között mozog, azonban az átlagéletkor 40 év. A fertőzött élettartam alig több mint 6 év.

Kuru

Ezt a prionbetegséget csak Pápua Új-Guinea lakóinak fedezték fel. Ez a kannibalizmushoz és a halottak gyász rítusának kulturális hagyományához kapcsolódó betegség, ahol ezek az emberek agyat vagy emberi húst esznek.

A betegséget hordozó emberek általában ellenőrizetlen és akaratlan mozgásokkal járnak a test különböző részein.

Remegést, a mozgások ellenőrzésének elvesztését és az izmok koordinációjának elvesztését mutatják. A fertőzött emberek várható élettartama két év.

Állatbetegségek

Az állatokban a prionok által előidézett patológiák között szerepel a szarvasmarha szivacsos agyvelőbántalma. Ez a betegség pusztítást okozott Európában, a közegészségügyben, az állatok egészségében és az érintett országok gazdaságában.

Az állatok egyéb betegségei között szerepel a surlókór, az átvihető nyércukor encephalopathia, a krónikus pazarló betegség (szarvasban) és a macska szivacsos agyvelőbántalma.

Ezeknek a betegségeknek, mint például az emberekben előforduló betegségeknek, nincs hatékony kezelése, ezért a megelőzés alapvető fontosságú, különösen az emberben előforduló olyan fertőzések után, amelyek fertőzött tehenek húsának fogyasztása eredményeként merültek fel.

kezelések

A prionbetegségek kezelése eddig nem ismert. A kezelés tüneti. A betegeknek tanácsot kell adniuk a palliatív ellátás megtervezésére, valamint a családtagok számára ajánlott genetikai tesztelés és tanácsadás.

Prionbetegségben szenvedő betegekben, például antivirális szerek, tumorellenes szerek, olyan betegségek gyógyszerei, mint például a Parkinson kór, immunszuppressziós kezelések, antibiotikumok, gombaellenes szerek, sőt antidepresszánsok is, sokféle gyógyszert tesztelték.

Jelenleg azonban nincs bizonyíték arra, hogy ezek egy része csökkenti a betegek tüneteit vagy javítja a túlélést.

Megelőzés

A prionok sokféle fizikai és kémiai változásnak ellenállnak. Különböző technikákat alkalmaznak azonban a betegek fertőzött műtéti eszközökkel történő fertőződésének elkerülésére.

A leggyakrabban alkalmazott módszerek között szerepel a berendezés sterilizálása autoklávban 132 ° C-on egy órán keresztül, majd az eszközöket legalább egy órán át nátrium-hidroxidba merítés.

Másrészről, az Egészségügyi Világszervezet (WHO) intézkedéseket dolgozott ki a prionbetegségek terjedésének megakadályozására. Ez a szervezet normákat állapít meg a tiltott vagy potenciálisan veszélyes szövetek kezelésére, mint például: szem, agy, bél, mandula és gerincvelő.

Irodalom

1. Prion, fertőző kórokozó. Helyreállítva a britannica.com webhelyről.
2. Mi a prion? Helyreállítva a Scientificamerican.com webhelyről.
3. PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prionok - Fehérjefertőző fertőző részecskék. Journal, Indian Institute of Clinical Medicine.
4. Prion. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről
5. KM Pan, M. Baldwin, Nguyen J., Gasset M., Serban A., D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, RJ Fletterick, FE Cohen (1993). Az alfa-heliklikák béta-lemezekké történő átalakítása jellemző a scrapie prionfehérjék képződésében. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai.
6. M.-A. Wulf, A. Senatore és A. Aguzzic (2017). A celluláris prionfehérje biológiai funkciója: frissítés. BCM Biology.
7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). A prionfehérje expresszálódik a hosszú távú újratelepítő hematopoietikus őssejteken, és fontos az önmegújulásuk szempontjából. Az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai.
8. A prionbetegségek (fertőző szivacsos agyvelőbántalmak) áttekintése Beolvasva az msdmanuals.com webhelyről.
9. Arranz-Martínez E., Trillo-Sánchez-Redondo G., Ruiz-García A., Ares-Blanco S. (2010). Prionpathies: prion encephalopathies. Családi gyógyszer. SEMERGEN.