Karakteristiske prioner, struktur, funksjoner, sykdommer



den prioner de er proteiner uten genom eller nukleinsyrer som virker som smittsomme stoffer. Begrepet "prion" betyr proteinholdig smittsom partikkel (fra de engelske proteinholdige smittsomme partiklene), og ble laget av nevrolog og vinner av Nobelprisen, Stanley B. Prusiner.

I 1982 identifiserte Prusiner og hans kollegaer en smittsom proteinpartikkel, mens han studerte årsakene til Creutzfeldt-Jakobs sykdommer (hos mennesker) og bovin spongiform encefalopati..

Disse sjeldne smittsomme midlene finnes i membranen til normale celler, bare som misfoldede proteiner og / eller med en unormal tredimensjonal struktur. Disse proteinene er ansvarlige for flere degenerative sykdommer og svært høy dødelighet som påvirker nevrale vev og hjernestruktur.

De kalles også prionsykdommer. Blant de viktigste som påvirker mennesker er kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker sykdom, Creutzfeldt-Jakob syndrom og dødelig familiær søvnløshet..

index

  • 1 Generelle egenskaper
  • 2 strukturer
    • 2,1 PrP (C)
    • 2,2 PrP (Sc)
  • 3 funksjoner
    • 3.1 Med metabotrope glutamatreseptorer
    • 3.2 I embryonisk utvikling
    • 3.3 Neuroprotector
    • 3.4 Perifert nervesystem
    • 3.5 Celledød
    • 3.6 Langtidshukommelse
    • 3,7 stamcellefornyelse
  • 4 sykdommer forårsaket av prioner
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakobs sykdom (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinker sykdom
    • 4.3 Prionopati med variabel følsomhet for protease
    • 4.4 dødelig søvnløshet
    • 4,5 Kuru
    • 4.6 Sykdommer hos dyr
  • 5 behandlinger
  • 6 Forebygging
  • 7 referanser

Generelle egenskaper

Prions er proteinstrukturer som er tilstede i cellemembraner. Disse proteinene har en endret form eller konformasjon [PrP (Sc)].

Med hensyn til dens multiplikasjon oppnås det gjennom konvertering av former, som i tilfelle av scrapie sykdom. I denne sykdommen rekrutterer prioner PrP (C) (prionproteiner med uforstyrret konformasjon) for å stimulere konvertering til PrP (Sc) isoformen.

Dette genererer en kjedereaksjon som forplanter det smittsomme materialet og tillater dermed vanning av sykdommen. Det er fortsatt ukjent hvordan denne konverteringsprosessen skjer.

Disse uvanlige proteiner som er i stand til å formere seg, presenterer ikke nukleinsyrer. Bevis for dette er at de er motstandsdyktige mot røntgenstråler og ultrafiolett stråling. Disse midlene bryter lett ned nukleinsyrer.

Prionproteinene, hvorav prioner er sammensatt (PrP), finnes i hele kroppen, ikke bare hos mennesker, men av andre raske vertebrater. Disse proteinene er generelt resistente mot proteaser (enzymer som katalyserer proteiner).

Meget lite er kjent om bruken av prionproteiner PrP (C), den normale formen av det ikke-smittsomme proteinet i menneskekroppen.

Noen forskere har imidlertid vist at hos mus, aktiverer disse proteinene myelinreparasjon i celler i det perifere nervesystemet. Det har også blitt vist at fraværet av disse fører til demyelinering av slike nerveceller.

strukturer

Den kunnskapen vi har om strukturen av prioner, ligger hovedsakelig i forskningen som utføres på bakterien Escherichia coli.

Undersøkelsene som er gjort viser at PrP (C) (normalt) og PrP (Sc) (infeksiøse) polypeptider er identiske i aminosyresammensetningen, men de varierer i 3D-konformasjon og i folding av disse.

PrP (C)

Disse ikke-smittsomme prions har i mennesker 209 aminosyrer. De har en disulfidbinding. Dens struktur er alfa-spiralformet, noe som betyr at den har spiralformede aminosyrer (alfa helices) og få flate aminosyrer strenge (beta ark).

Dette proteinet kan ikke separeres ved sentrifugering, noe som innebærer at det ikke er sedimenterbart. Det blir lett fordøyd av bredspektret serinprotease kalt proteinase K.

PrP (Sc)

Det er et smittsomt protein som forvandler PrP (C) til smittsomme PrP (Sc) isoformer og med en unormal konfigurasjon eller form.

Meget lite er kjent for sin 3D-struktur, men det er kjent at det har få skruelinjer og flere flate tråder eller betas. Endringen til isoformen er det som kalles den grunnleggende hendelsen for prionsykdommer.

funksjoner

De cellulære prionproteiner [Prp (C)] er lokalisert på celleoverflaten av et bredt utvalg av organer og vev. Meget lite er kjent om de fysiologiske funksjonene til prioner i organismen. Likevel indikerer erfaringer gjort hos mus mulige funksjoner, for eksempel:

Med metabotrope glutamatreseptorer

Det har blitt vist at PrP (C), virker med glutamatreseptorer (ionotropisk og metabotropisk). PrP (C) deltar som en reseptor for de synaptotoksiske oligomerer av Ap-peptidet på celleoverflaten.

I embryonisk utvikling

I mus av Murinae-familien har det blitt oppdaget at PrP (C) prionproteiner uttrykkes noen dager etter implantasjon, i embryonisk utvikling.

Dette indikerer at de spiller en rolle under utviklingen av disse små pattedyrene. Rolle som ifølge forskerne er relatert til reguleringen av neuritogenese (produksjon av axoner og dendritter av nevroner).

De handler også på aksonal vekst. Disse prionproteinene er også involvert i utviklingen av cerebellarkretsen. På grunn av dette antas det at fraværet av disse prionsprP (C) fører til en forsinkelse i motorutviklingen av gnagere.

neuroprotective

I studier av overekspresjon av PrP (C) ved orientering av gener, ble det funnet at fraværet av disse prioner forårsaker problemer med blodtilførselen til enkelte deler av hjernen (akutt hjerne-iskemi).

Dette betyr at prionproteiner fungerer som nevroprotektorer. I tillegg har det blitt påvist at overekspresjon av PrP (C) kan redusere eller forbedre lesjoner forårsaket av iskemi.

Perifert nervesystem

Den fysiologiske funksjonen til Prp (C) ved vedlikehold av perifer myelin ble nylig oppdaget.

Under en laboratorieundersøkelse ble det oppdaget at i mangel av prionprotein utviklet laboratoriemusene nervefeil som beveger informasjon fra hjernen og ryggmargen, i det som kalles perifer nevropati..

Celledød

Det er noen proteiner som ligner prioner, og disse er plassert i andre deler av kroppen enn hjernen.

Funksjonene til slike proteiner er å initiere, regulere og / eller kontrollere celledød, når organismen blir angrepet (f.eks. Ved virioner), og dermed forhindre spredning av patogenet.

Denne spesielle funksjonen av disse proteinene fører forskere til å tenke på mulig betydning av ikke-smittsomme prioner i kampen mot patogener.

Langtidsminne

En studie utført på Stowers Institute, i Missouri, USA. viste at PrP prions kan ha en rolle i å opprettholde langsiktig minne.

Studien viste at visse prionproteiner kan kontrolleres for å arbeide med å opprettholde de fysiologiske funksjonene til langtidshukommelsen.

Stamcellefornyelse

En undersøkelse av prionproteiner som uttrykkes i stamceller i blodvevet, viste at alle disse stamceller (hematopoietisk) uttrykker prionproteiner i deres cellemembran. Så det antas at de deltar i den komplekse og svært viktige prosessen med cellefornyelse.

Sykdommer forårsaket av prioner

Patologier av prion opprinnelse er anerkjent som progressive degenerative hjernesykdommer. De kan angripe storfe, hjort, karibou, sau og til og med mennesker.

Disse sykdommene er forårsaket av en endring i strukturen av PrP (C) proteiner og hvis spesifikke funksjoner er fortsatt usikre i dag. Prion patologier kan oppstå uten en kjent årsak. De kan ha en arvet genetisk opprinnelse og kan også overføres på en smittsom smittsom måte.

Prions forårsaker familietype, sporadiske og smittsomme sykdommer. Familielle prionsykdommer er de som er arvelige. De sporadiske patologiene er de vanligste og forekommer uten kjente årsaker.

Smittsomme sykdommer betraktes som sjeldne, de er overførbare gjennom person-til-person-overføring, dyr-til-dyr, person-til-dyr og vice versa. Årsakene er flere og varierer fra forurenset kjøttforbruk, kannibalisme, transfusjoner, til manipulering av forurenset kirurgisk utstyr.

De vanligste prionsykdommene er:

Creutzfeldt-Jakobs sykdom (CJD)

Betraktet som den vanligste prionsykdommen blant mennesker, er det en kosmopolitisk patologi, det vil si av global distribusjon. Det kan forekomme på arvelig (familie), sporadisk eller smittsom måte.

Pasienter har symptomer som demens, jerking eller plutselige ufrivillige bevegelser og mangler i sentralnervesystemet.

Avhengig av sykdomsbehandling og form, kan døden forekomme mellom 4 måneder og 2 år etter at sykdommen er ervervet. Diagnosen er vanskelig å lage, det gjøres vanligvis post morten, under obduksjonen.

Gerstmann-Sträussler-Scheinker sykdom

Det er en sykdom forårsaket av prioner i en arvelig eller autosomal dominerende smittsom encephalic prosess. Sykdommen manifesterer seg hos mennesker i 40 til 60 år.

Disse menneskene manifesterer problemer for å artikulere ord (dysartri), rykk eller plutselige ufrivillige bevegelser, å være hyppig aggressivitet.

Cerebellar degenerasjon ledsaget av ustabil gang. Det er også mulig å observere hyporefleksi, døvhet, blikklammelse, demens, blant andre symptomer. Forventet levetid er ca. 5 år eller litt lenger.

Prionopati med variabel følsomhet for protease

Det er en svært sjelden sykdom, til det punktet at forekomsten er 2 til 3 tilfeller per 100 millioner innbyggere. Patologien ligner Gerstmann-Sträussler-Scheinker sykdommen.

De kliniske manifestasjonene av proteinet indikerer lav motstand mot proteaser, noen er mer og andre mindre sensitive for disse enzymer.

Symptomene oppleves av pasientene omfatter problemer med tale og kognitiv svekkelse, tap av neuroner i det område hvor hjernen styrer bevegelse og muskel koordinering merker.

Sykdommen er hyppig hos pasienter av den tredje alderen (70 år), og den estimerte levetiden en gang smittet er omtrent 20 måneder.

Dødelig søvnløshet

Det er en arvelig eller familiær sykdom, det kan også forekomme sporadisk. Det er kjent at sykdommen skyldes en arvelig eller autosomal dominerende mutasjon.

Pasienter presenterer symptomer som kumulative problemer å sove og opprettholde søvn, demens, kognitiv forverring, selv problemer med hypertensjon, takykardi, hyperhidrose og andre.

Alderen der den påvirker, er ganske bred, da den varierer mellom 23 og 73 år, men gjennomsnittsalderen er 40 år. Tiden av livet en gang smittet er litt over 6 år.

Kuru

Denne prionsykdommen er bare oppdaget hos innbyggerne i Papua Ny-Guinea. Det er relatert til kannibalisme og kulturell tradisjon av ritualet for sorg for de døde sykdom, hvor disse menneskene spiser hjernen eller menneskekjøtt.

Personer som bærer sykdommen, viser generelt ukontrollable og ufrivillige bevegelser i ulike deler av kroppen.

De har tremor, tap av bevegelseskontroll og tap av muskelkoordinasjon. Forventet levetid hos smittede personer er to år.

Sykdommer hos dyr

Blant patologiene produsert av prioner hos dyr er bovin spongiform encefalopati. Denne sykdommen forårsaket ødeleggelse i Europa, folkehelse, dyres helse og økonomien i de berørte landene.

Andre sykdommer hos dyr er scrapie, overførbar mink encefalopati, kronisk sløsende sykdom (i hjort) og feline spongiform encefalopati.

Disse sykdommene, som de som presenteres hos mennesker, mangler effektiv behandling, slik at forebygging er viktig, spesielt etter menneskelige infeksjoner som har oppstått som følge av forbruk av kjøtt fra smittede kyr..

behandlinger

Til nå er det ingen kjent kur for prionsykdommer. Behandlingen er symptomatisk. Pasienter anbefales å planlegge palliativ behandling og genetisk analyse, og rådgivning anbefales for familiemedlemmer.

Et bredt spekter av medisiner har blitt testet hos pasienter med prionsykdommer, for eksempel antiviral, antitumor, medisiner for sykdommer som Parkinsons, behandlinger for immunosuppresjon, antibiotika, antifungale midler, selv antidepressiva.

Imidlertid er det foreløpig ingen bevis som indikerer at noen av disse reduserer symptomer eller forbedrer pasientens overlevelse.

forebygging

Prions er resistente mot en rekke fysiske og kjemiske endringer. Imidlertid brukes forskjellige teknikker for å forhindre forurensning av pasienter med forurensede kirurgiske instrumenter.

Blant de mest brukte teknikkene er å sterilisere utstyret i en autoklav ved 132 ° C i en time og deretter senke instrumentene i natriumhydroksyd i minst en time.

På den annen side har Verdens helseorganisasjon (WHO) utviklet tiltak for å forhindre spredning av prionsykdommer. Denne organisasjonen setter standarder for håndtering av forbudte eller potensielt risikable vev som øyne, hjerne, tarm, mandlene og ryggmargen.

referanser

  1. Prion, smittsom agent. Gjenopprettet fra britannica.com.
  2. Hva er en Prion? Gjenopprettet fra scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan. 2003. Prions - Proteinholdige smittsomme partikler. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
  4. Prion. Hentet fra 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). Konvertering av alfa-helixer til beta-arkfunksjoner i dannelsen av scrapie prionproteiner. Foredrag av Nasjonalt akademi for vitenskap i USA.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Den biologiske funksjonen til det cellulære prionproteinet: en oppdatering. BCM Biologi.
  7. DC Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionprotein er uttrykt i langsiktig repopulerende hematopoietiske stamceller og er viktig for selvfornyelse. Foredrag av Nasjonalt akademi for vitenskap i USA.
  8. Gjennomgang av prionsykdommer (overførbare spongiforme encefalopatier) Gjen msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-White (2010). Prionpathies: prion encephalopathies. Familiemedisin. SEMERGEN.