PRIONIT: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT, SAIRAUDET - BIOLOGIA

Prionit ovat proteiineja, ilman nukleiinihappogenomi tai jotka toimivat tartunnanaiheuttajia. Termi "prioni" tarkoittaa proteiinipitoisia tarttuvia hiukkasia (englanninkielisistä proteiinipitoisista tarttuvista partikkeleista), ja sen keksi neurologi ja Nobel-palkinnon saaja, Stanley B. Prusiner.

Vuonna 1982 Prusiner ja hänen kollegansa tunnistivat tarttuvan proteiinihiukkasen tutkiessaan Creutzfeldt-Jakobin tautien (ihmisillä) ja naudan spongiformisen enkefalopatian syitä.

Naudan prioniproteiinin jäämät. Kuvannut ja toimittanut: 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. ja RCSB, Wikimedia Commonsin kautta

Näitä harvinaisia tartunta-aineita esiintyy normaalien solujen kalvoissa, vain väärin taitettuna proteiineina ja / tai joilla on epänormaali kolmiulotteinen rakenne. Nämä proteiinit ovat vastuussa monista rappeuttavista sairauksista ja erittäin korkeasta kuolleisuudesta, jotka vaikuttavat hermokudoksiin ja aivojen rakenteeseen.

Niitä kutsutaan myös prionisairauksiksi. Tärkeimmistä ihmisistä kärsivistä, joista meillä on, ovat Gerstmann-Sträussler-Scheinker -tauti, Creutzfeldt-Jakob-oireyhtymä ja kohtalokas unettomuus.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Prionit ovat proteiinirakenteita, joita esiintyy solukalvoissa. Näillä proteiineilla on muuttunut muoto tai konformaatio.

Sen kertolasku saavutetaan muuntamalla muotoja, kuten scrapie-taudin tapauksessa. Tässä taudissa prionit rekrytoivat PrP (C) (muuttumattoman muodonmuutosprioniproteiineja) stimuloimaan konversiota PrP (Sc) -isoformiksi.

Tämä generoi ketjureaktion, joka levittää tarttuvaa ainetta ja sallii siten taudin kastelun. Miten tämä muuntamisprosessi tapahtuu, ei ole vielä tiedossa.

Näissä epätavallisissa lisääntymiskykyisissä proteiineissa ei ole nukleiinihappoja. Todiste tästä on, että ne ovat kestäviä röntgen- ja ultraviolettisäteilylle. Nämä aineet hajottavat helposti nukleiinihapot.

Prioniproteiineja, joista prionit (PrP) koostuvat, löytyy kehosta, ei vain ihmisissä, mutta myös muissa terveissä selkärankaisissa. Nämä proteiinit ovat yleensä resistenttejä proteaaseille (entsyymeille, jotka katalysoivat proteiineja).

PrP (C) -prioniproteiinien, ihmisten kehossa tarttuvien ei-tarttuvien proteiinien normaalin muodon, hyödyllisyydestä tiedetään hyvin vähän.

Jotkut tutkijat ovat kuitenkin onnistuneet osoittamaan, että hiirissä nämä proteiinit aktivoivat myeliinikorjauksen ääreishermoston soluissa. Näiden puuttumisen on myös osoitettu aiheuttavan tällaisten hermosolujen demyelinaation.

rakenteet

Prionien rakennetta koskeva tieto on pääosin Escherichia coli -bakteerin tutkimuksissa.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että ketjun PrP (C) (normaali) ja PrP (Sc) (tarttuva) polypeptidit ovat identtisiä aminohappojen koostumuksessa, mutta eroavat 3D-konformaatiossaan ja laskostumisessaan.

PrP (C)

Näillä ei-tarttuvilla prioneilla on 209 aminohappoa ihmisissä. Heillä on disulfidisidos. Sen rakenne on alfa-kierteinen, mikä tarkoittaa, että siinä on spiraalimuotoiset aminohapot (alfa-heeliksit) ja muutama litteä aminohappoketju (beeta-arkki).

Tätä proteiinia ei voida erottaa sentrifugoimalla, mikä tarkoittaa, että sitä ei voida sedimentoida. Laajavaikutteinen seriiniproteaasi, nimeltään proteinaasi K, hajottaa sen helposti.

PrP (Sc)

Se on tarttuva proteiini, joka muuttaa PrP (C) tarttuviksi PrP (Sc) -isomuodoiksi ja jolla on epänormaali konfiguraatio tai muoto.

3D-rakenteesta tiedetään hyvin vähän, mutta tiedetään, että siinä on vähän kierremuotoja ja enemmän litteitä säikeitä tai beetalevyjä. Siirtymä isoformiin on prionisairauksien keskeinen tapahtuma.

ominaisuudet

Solupriooniproteiinit sijaitsevat monenlaisten elinten ja kudosten solupinnalla. Hyvin vähän tiedetään kehon prionien fysiologisista toiminnoista. Silti hiirillä tehdyt kokeet osoittavat mahdollisia toimintoja, kuten:

Metabotrooppisilla glutamaattireseptoreilla

On osoitettu, että PrP (C) toimii glutamaattireseptoreiden (ionotrooppisten ja metabotrooppisten) kanssa. PrP (C) osallistuu reseptorina solun pinnan Ap-peptidin synaptotoksisille oligomeereille.

Alkion kehityksessä

Murinae-perheen hiirissä prioniproteiinien PrP (C) on havaittu ekspressoituvan alkion kehityksessä muutaman päivän kuluttua implantoinnista.

Tämä osoittaa, että heillä on rooli näiden pienten nisäkkäiden kehityksessä. Rooli, joka tutkijoiden mukaan liittyy neuritogeneesin säätelyyn (neuronien aksonien ja dendriittien tuotantoon).

Ne vaikuttavat myös aksonaaliseen kasvuun. Nämä prioniproteiinit osallistuvat jopa pikkuaivojen piirin kehitykseen. Tämän vuoksi uskotaan, että näiden PrP (C) -prioonien puuttuminen johtaa viivästykseen jyrsijöiden motorisessa kehityksessä.

hermosoluja suojaava

Tutkimuksissa, joissa tutkittiin PrP (C): n yliekspressiota geenisuuntautumisen perusteella, havaittiin, että näiden prioonien puuttuminen aiheuttaa ongelmia verentoimituksessa aivojen joissakin paikoissa (akuutti aivoiskemia).

Tämä tarkoittaa, että prioniproteiinit toimivat neuroprotektoreina. Lisäksi on osoitettu, että PrP (C) yliekspressio voi vähentää tai parantaa iskemian aiheuttamia vammoja.

Perifeerinen hermosto

Äskettäin löydettiin Prp: n (C) fysiologinen merkitys perifeerisen myeliinin ylläpitämisessä.

Laboratoriotutkimuksen aikana havaittiin, että prioniproteiinin puuttuessa laboratoriohiirillä kehittyi puutteita hermoissa, jotka kuljettavat tietoa aivoista ja selkäytimestä, niin kutsuttuun perifeeriseen neuropatiaan.

Solukuolema

Jotkut proteiineista ovat samanlaisia kuin prionit, ja ne sijaitsevat muissa kehon osissa kuin aivot.

Tällaisten proteiinien tehtävänä on aloittaa, säädellä ja / tai hallita solukuolemaa, kun organismia hyökätään (esimerkiksi vironit), estäen siten taudinaiheuttajan leviämisen.

Näiden proteiinien erityinen tehtävä saa tutkijat pohtimaan ei-tarttuvien prioonien mahdollista merkitystä taudinaiheuttajien torjunnassa.

Pitkäaikaismuisti

Missourissa, USA: n Stowers Institute -yrityksessä suoritettu tutkimus osoitti, että PrP-prionilla voi olla merkitys pitkäaikaisen muistin ylläpitämisessä.

Tutkimus paljasti, että tiettyjä prioniproteiineja voidaan hallita toimimaan ylläpitäen pitkäaikaisen muistin fysiologisia toimintoja.

Kantasolujen uusiminen

Verikudoksen kantasoluissa ekspressoitujen prioniproteiinien tutkimukset paljastivat, että kaikki nämä kantasolut (hematopoieettiset) ilmentävät prioniproteiineja solumembraanissaan. Joten heidän uskotaan osallistuvan monimutkaiseen ja erittäin tärkeään solujen uusimisprosessiin.

Prionien aiheuttamat sairaudet

Prionin alkuperän patologiat tunnustetaan progressiivisiksi degeneratiivisiksi aivosairauksiksi. Ne voivat hyökätä nautoihin, hirviin, karibuun, lampaisiin ja jopa ihmisiin.

Nämä sairaudet johtuvat muutoksesta PrP (C) -proteiinien rakenteessa ja joiden spesifiset toiminnot ovat edelleen epävarmoja. Prionipatologiat voivat ilmetä ilman tunnettua syytä. Niillä voi olla perinnöllinen geneettinen alkuperä ja ne voivat myös tarttua tarttuvasti tarttuvalla tavalla.

Prionit aiheuttavat sukulaisia, satunnaisia ja tarttuvia sairauksia. Perheelliset prionisairaudet ovat perinnöllisiä. Sporadiset patologiat ovat yleisimpiä ja esiintyvät ilman tunnettuja syitä.

Tarttuvia tauteja pidetään harvinaisina, niitä voidaan siirtää henkilöittäin henkilölle, eläimelle eläimelle, henkilölle eläimelle ja päinvastoin. Syitä on useita ja ne vaihtelevat saastuneen lihan kulutuksesta, kannibalismista, verensiirtoista saastuneiden kirurgisten laitteiden käsittelyyn.

Yleisimmät prionisairaudet ovat:

Creutzfeldt-Jakobin tauti (CJD)

Pidetään ihmisten yleisimmän prionitaudin, se on kosmopoliittinen tauti, eli se on levinnyt maailmanlaajuisesti. Se voi olla perinnöllinen (perheellinen), satunnainen tai tarttuva.

Potilailla esiintyy oireita, kuten dementiaa, nykäyksiä tai äkillisiä tahattomia liikkeitä sekä keskushermostovajeita.

Taudin hoidosta ja muodosta riippuen kuolema voi tapahtua 4 kuukaudesta 2 vuoteen taudin hankkimisesta. Diagnoosi on vaikea määrittää, se tehdään yleensä post mortem, ruumiinavauksen aikana.

Aivokudoksen kevyt mikrovalokuva, joka paljastaa tyypillisten amyloiditautien esiintymisen Creutzfeldt-Jakobin taudin varianttitapauksessa. Otettu ja muokattu seuraavilta: Sisällöntuottajat: CDC / Teresa Hammett Photo Credit: Sherif Zaki; MD; PhD; Wun-Ju Shieh; MD; PhD; MPH, Wikimedia Commonsin kautta

Gerstmann-Sträussler-Scheinker -tauti

Se on prionien aiheuttama periytyvä tai autosomaalisesti hallitseva tarttuva aivoprosessi. Tauti ilmenee 40–60-vuotiailla.

Näillä ihmisillä on ilmeisiä ongelmia sanojen (dysartria), nykäyksien tai äkillisten tahattomien liikkeiden artikuloinnissa, aggressiivisuutta esiintyessä usein.

Heillä on pikkuaivojen rappeutuminen, jota seuraa epävakaa kävely. On myös mahdollista havaita hyporefleksia, kuurous, katsehalvaus, dementia muun muassa. Elinajanodote on noin 5 vuotta tai vähän pidempi.

Prionopatia, jonka herkkyys proteaasille vaihtelee

Se on erittäin harvinainen sairaus, toisin sanoen, että sen esiintymisalue on 2-3 tapausta 100 miljoonaa asukasta kohti. Patologia on samanlainen kuin Gerstmann-Sträussler-Scheinker -tauti.

Proteiinin kliiniset ilmenemismuodot viittaavat alhaiseen vastustuskykyyn proteaaseille, jotkut ovat enemmän ja toiset vähemmän herkkiä näille entsyymeille.

Potilaiden esiintymiä oireita ovat: puhe- ja kognitiiviset häiriöt, hermosolujen menetys alueella, jolla aivot hallitsevat liikkeitä ja suorittavat lihaskoordinaatiota.

Tauti on yleinen iäkkäillä potilailla (70 vuotta) ja arvioitu elinikä tartunnan jälkeen on noin 20 kuukautta.

Kohtalokas unettomuus

Se on perinnöllinen tai sukulainen sairaus, sitä voi esiintyä myös satunnaisesti. Taudin tiedetään johtuvan perinnöllisestä tai autosomaalisesta hallitsevasta mutaatiosta.

Potilailla esiintyy oireita, kuten kumulatiiviset univaikeudet, unen ylläpitäminen, dementia, kognitiiviset häiriöt, jopa verenpaineongelmat, takykardia, liikahikoilu ja muut.

Ikä, johon se vaikuttaa, on melko leveä, vaihdella 23–73 vuotta, mutta keskimääräinen ikä on 40 vuotta. Tartunnan saanut elinikä on hiukan yli 6 vuotta.

kuru

Tämä prionitauti on todettu vain Papua-Uusi-Guinean asukkaille. Se on kannibalismiin ja kuolleiden surun riittojen kulttuuriperinteeseen liittyvä sairaus, jossa nämä ihmiset syövät aivoja tai ihmisen lihaa.

Sairautta kantavilla ihmisillä on yleensä hallitsemattomia ja tahattomia liikkeitä kehon eri osissa.

Ne aiheuttavat vapinaa, liikkeiden hallinnan menettämistä ja lihaksen koordinaation menetystä. Tartunnan saaneiden ihmisten elinajanodote on kaksi vuotta.

Eläinten sairaudet

Prionien eläimissä tuottamiin patologioihin kuuluu naudan spongiforminen enkefalopatia. Tämä tauti aiheutti tuhoa Euroopassa, kansanterveydessä, eläinten terveydessä ja sairastuneiden maiden taloudessa.

Muihin eläinten sairauksiin kuuluvat scrapie, tarttuva minkin enkefalopatia, krooninen tuhlaustauti (hirvieläimissä) ja kissan spongiforminen enkefalopatia.

Nämä sairaudet, kuten ihmisillä esiintyvät, eivät sisällä tehokasta hoitoa, joten ehkäisy on välttämätöntä etenkin ihmisillä esiintyneiden tartuntojen jälkeen, jotka ovat aiheutuneet tartunnan saaneiden lehmien lihan kulutuksesta.

hoidot

Toistaiseksi ei ole tunnettua prionisairauksien parannuskeinoa. Hoito on oireenmukaista. Potilaita kehotetaan suunnittelemaan lievittävää hoitoa ja suositellaan perheenjäsenten geenitestausta ja neuvontaa.

Laaja valikoima lääkkeitä on testattu potilailla, joilla on prionisairauksia, kuten viruslääkkeet, kasvaimia estävät lääkkeet, Parkinsonin kaltaisten sairauksien lääkkeet, immunosuppressiiviset lääkkeet, antibiootit, sienilääkkeet, jopa masennuslääkkeet.

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

ennaltaehkäisy

Prionit ovat kestäviä monille fysikaalisille ja kemiallisille muutoksille. Kuitenkin käytetään erilaisia tekniikoita potilaiden saastumisen välttämiseksi saastuneilla kirurgisilla välineillä.

Yksi eniten käytetyistä tekniikoista on steriloida laite autoklaavissa 132 ° C: n lämpötilassa yhden tunnin ajan ja upottaa sitten instrumentit natriumhydroksidiin vähintään yhdeksi tunniksi.

Toisaalta maailman terveysjärjestö (WHO) on kehittänyt toimenpiteitä prionisairauksien leviämisen estämiseksi. Tämä organisaatio laatii normit kiellettyjen tai mahdollisesti vaarallisten kudosten, kuten silmien, aivojen, suoliston, risat ja selkäytimet, käsittelemiseksi.

Viitteet

Prioni, tarttuva tekijä. Palautettu osoitteesta britannica.com.
Mikä on prioni? Palautettu osoitteesta Scientificamerican.com.
PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prionit - tarttuvat proteiinipitoiset partikkelit. Lehti, Intian kliinisen lääketieteen akatemia.
Prioni. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org
KM Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, RJ Fletterick, FE Cohen (1993). Alfa-helikkelien muuntaminen beeta-levyiksi on ominaista scrapie-prioniproteiinien muodostumiselle. Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut.
M.-A. Wulf, A. Senatore ja A. Aguzzic (2017). Soluprioniproteiinin biologinen toiminta: päivitys. BCM Biologia.
CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Prioniproteiini ilmenee hematopoieettisissa kantasoluissa pitkällä tähtäimellä ja on tärkeä niiden uusinnalle. Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut.
Katsaus prionisairauksista (tarttuvat spongiformiset enkefalopatiat) Haettu osoitteesta msdmanuals.com.
E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpatiat: prionien enkefalopatiat. Perhe lääketiede. SEMERGEN.

PRIONIT: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT, SAIRAUDET - BIOLOGIA - 2026