Karakteristiske prioner, struktur, funktioner, sygdomme



den prioner de er proteiner uden et genom eller nukleinsyrer, der virker som smitsomme stoffer. Udtrykket "prion" betyder proteinholdig infektiøs partikel (fra de engelske proteinholdige infektiøse partikler) og blev dannet af neurologen og vinderen af ​​Nobelprisen, Stanley B. Prusiner.

I 1982 identificerede Prusiner og hans kolleger en infektiøs proteinpartikel, mens de undersøgte årsagerne til Creutzfeldt-Jakobs sygdomme (hos mennesker) og bovin spongiform encephalopati..

Disse sjældne infektiøse midler findes i membranen af ​​normale celler, kun som misfoldede proteiner og / eller med en unormal tredimensionel struktur. Disse proteiner er ansvarlige for flere degenerative sygdomme og meget høj dødelighed, der påvirker neurale væv og hjernestruktur.

De kaldes også prionsygdomme. Blandt de vigtigste, der påvirker mennesker er kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker sygdom, Creutzfeldt-Jakob syndrom og dødelig familiens søvnløshed..

indeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 strukturer
    • 2.1 PrP (C)
    • 2,2 PrP (Sc)
  • 3 funktioner
    • 3.1 Med metabotrope glutamatreceptorer
    • 3.2 I embryonisk udvikling
    • 3.3 Neuroprotector
    • 3.4 Perifert nervesystem
    • 3,5 celledød
    • 3,6 langvarig hukommelse
    • 3,7 stamcellefornyelse
  • 4 sygdomme forårsaget af prioner
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakobs sygdom (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinker-sygdom
    • 4.3 Prionopati med variabel følsomhed overfor protease
    • 4.4 Lethal søvnløshed
    • 4,5 kuru
    • 4.6 Sygdomme hos dyr
  • 5 behandlinger
  • 6 Forebyggelse
  • 7 referencer

Generelle egenskaber

Prioner er proteinkonstruktioner til stede i cellemembraner. Disse proteiner har en ændret form eller konformation [PrP (Sc)].

Med hensyn til dets multiplikation opnås det ved omdannelse af former, som i tilfældet med scrapie sygdom. I denne sygdom rekrutterer prioner PrP (C) (prionproteiner med uforstyrret konformation) for at stimulere omdannelse til PrP (Sc) isoformen.

Dette fremkalder en kædereaktion, der formerer det smitsomme materiale og tillader derfor skylning af sygdommen. Det er stadig ukendt, hvordan denne konverteringsproces opstår.

Disse usædvanlige proteiner, der er i stand til at formere, indeholder ikke nukleinsyrer. Bevis for dette er, at de er resistente overfor røntgenstråler og ultraviolet stråling. Disse midler bryder let ned nukleinsyrer.

Prionproteinerne, hvoraf prioner er sammensat (PrP), findes i hele kroppen, ikke kun af mennesker, men af ​​andre raske hvirveldyr. Disse proteiner er generelt resistente over for proteaser (enzymer der katalyserer proteiner).

Meget lidt er kendt om brugen af ​​prionproteiner PrP (C), den normale form af det ikke-infektiøse protein i den menneskelige krop.

Nogle forskere har imidlertid vist, at disse proteiner aktiverer myelinreparation i celler i det perifere nervesystem hos mus. Det har også vist sig, at fraværet af disse bevirker demyelinering af sådanne nerveceller.

strukturer

Den viden, vi har om strukturen af ​​prioner, ligger hovedsageligt i den forskning, der udføres på bakterien Escherichia coli.

De udførte undersøgelser viser, at PrP (C) (normalt) og PrP (Sc) (infektiøse) polypeptider er identiske i aminosyresammensætningen, men de adskiller sig i 3D-konformationen og i foldningen af ​​disse.

PrP (C)

Disse ikke-infektiøse prioner har hos mennesker 209 aminosyrer. De har en disulfidbinding. Dens struktur er alfa-spiralformet, hvilket betyder, at den har spiralformede aminosyrer (alpha helices) og få flade aminosyrer strenge (beta ark).

Dette protein kan ikke adskilles ved centrifugering, hvilket betyder, at det ikke er sedimenterbart. Det fordøjes let af den brede spektrum serinprotease kaldet proteinase K.

PrP (Sc)

Det er et infektiøst protein, der omdanner PrP (C) til infektiøse PrP (Sc) isoformer og med en unormal konfiguration eller form.

Meget lidt er kendt for sin 3D-struktur, men det er kendt, at det har få spiralformede former og mere flade tråde eller betas. Ændringen til isoformen er, hvad der er kendt som den grundlæggende begivenhed for prionsygdomme.

funktioner

De cellulære prionproteiner [Prp (C)] er placeret på celleoverfladen af ​​et bredt udvalg af organer og væv. Meget lidt er kendt om de fysiologiske funktioner af prioner i organismen. Ikke desto mindre angiver erfaringerne i mus mulige funktioner, såsom:

Med metabotrope glutamatreceptorer

Det har vist sig, at PrP (C) virker med glutamatreceptorer (ionotrope og metabotropiske). PrP (C) deltager som en receptor for de synaptotoksiske oligomerer af Ap-peptidet på celleoverfladen.

I embryonisk udvikling

I mus fra Murinae-familien er det blevet opdaget, at PrP (C) prionproteiner udtrykkes et par dage efter implantation, ved embryonisk udvikling.

Dette indikerer, at de spiller en rolle under udviklingen af ​​disse små pattedyr. Rolle, som ifølge forskerne er relateret til reguleringen af ​​neuritogenese (produktion af axoner og dendritter af neuroner).

De virker også på axonal vækst. Disse prionproteiner er endda involveret i udviklingen af ​​cerebellar kredsløb. På grund af dette antages det, at fraværet af disse prioner PrP (C) fører til en forsinkelse i gnagernes udvikling af gnagere.

neuroprotektive

I undersøgelser af overekspression af PrP (C) ved orienteringen af ​​gener blev det konstateret, at fraværet af disse prioner forårsager problemer med blodtilførslen til nogle dele af hjernen (akut cerebral iskæmi).

Dette betyder, at prionproteiner fungerer som neuroprotektorer. Derudover er det blevet påvist, at overekspression af PrP (C) kan reducere eller forbedre læsioner forårsaget af iskæmi.

Perifert nervesystem

Den fysiologiske funktion af Prp (C) i vedligeholdelsen af ​​perifer myelin blev for nylig opdaget.

Under en laboratorieundersøgelse blev det opdaget, at i mangel af prionproteinet udviklede laboratoriemuser nervefelter, der bevæger informationer fra hjernen og rygmarven i det, der kaldes en perifer neuropati..

Celledød

Der er nogle proteiner, der ligner prioner, og disse er placeret i andre dele af kroppen end hjernen.

Funktionerne af sådanne proteiner er at initiere, regulere og / eller kontrollere celledød, når organismen bliver angrebet (f.eks. Ved virioner), og forhindrer således spredningen af ​​patogenet.

Denne egenartede funktion af disse proteiner fører forskere til at tænke på den mulige betydning af ikke-infektiøse prioner i kampen mod patogener.

Langsigtet hukommelse

En undersøgelse udført på Stowers Institute, i Missouri, USA. viste, at PrP prions kan have en rolle i at opretholde langsigtet hukommelse.

Undersøgelsen viste, at visse prionproteiner kan styres til at arbejde i vedligeholdelsen af ​​de fysiologiske funktioner i langvarig hukommelse.

Stamcellefornyelse

En undersøgelse af prionproteiner, der udtrykkes i stamceller i blodvævet, viste, at alle disse stamceller (hæmatopoietiske) udtrykker prionproteiner i deres cellemembran. Så det menes at de deltager i den komplekse og meget vigtige proces med cellefornyelse.

Sygdomme forårsaget af prioner

Patologier af prion oprindelse er anerkendt som progressive degenerative hjerneforstyrrelser. De kan angribe kvæg, hjorte, karibou, får og lige mennesker.

Disse sygdomme skyldes en ændring i strukturen af ​​PrP (C) proteiner, og hvis specifikke funktioner er stadig usikre i dag. Prion patologier kan opstå uden en kendt årsag. De kan have en arvet genetisk oprindelse og kan også overføres på en smitsom-smitsom måde.

Prions forårsager familietype, sporadiske og smitsomme sygdomme. Familielle prionsygdomme er dem, der er arvelige. De sporadiske patologier er de mest almindelige og forekommer uden kendte årsager.

Smitsomme sygdomme betragtes som sjældne, de er overførbare gennem person-til-person transmission, dyr til dyr, person-til-dyr og vice versa. Årsagerne er flere og spænder fra forurenet kødforbrug, kannibalisme, transfusioner, manipulation af kontamineret kirurgisk udstyr.

De mest almindelige prionsygdomme er:

Creutzfeldt-Jakobs sygdom (CJD)

Betragtes som den mest almindelige prionsygdom blandt mennesker, er det en kosmopolitisk patologi, det vil sige global distribution. Det kan forekomme på en arvelig (familie), sporadisk eller infektiøs måde.

Patienter har symptomer som demens, rykkelse eller pludselige ufrivillige bevægelser og mangler i centralnervesystemet.

Afhængig af sygdommens behandling og form kan døden forekomme mellem 4 måneder og 2 år efter erhvervelsen af ​​sygdommen. Diagnosen er vanskelig at lave, det gøres normalt post morten, under obduktionen.

Gerstmann-Sträussler-Scheinker-sygdom

Det er en sygdom forårsaget af prioner i en arvelig eller autosomal dominerende infektiøs encephalisk proces. Sygdommen manifesterer sig hos mennesker i 40 til 60 år.

Disse mennesker manifesterer problemer med at artikulere ord (dysartri), rystende eller pludselige ufrivillige bevægelser, der er hyppige aggressivitet.

Cerebellar degeneration ledsaget af ustabil gang. Det er også muligt at observere hyporefleksi, døvhed, blik på lammelse, demens, blandt andre symptomer. Forventet levetid er ca. 5 år eller lidt længere.

Prionopati med variabel følsomhed overfor protease

Det er en meget sjælden sygdom, med det punkt at forekomsten er 2 til 3 tilfælde pr. 100 millioner indbyggere. Patologien ligner Gerstmann-Sträussler-Scheinker-sygdommen.

De kliniske manifestationer af proteinet indikerer lav modstandsdygtighed mod proteaser, nogle er mere og andre mindre følsomme for disse enzymer.

Symptomerne hos patienterne er: problemer med tale og kognitiv forringelse, tab af neuroner i det område, hvor hjernen styrer bevægelser og udfører muskel koordination.

Sygdommen er hyppig hos patienter i den tredje alder (70 år), og den forventede levetid er smittet cirka 20 måneder.

Dødelig søvnløshed

Det er en arvelig eller familiær sygdom, det kan også forekomme sporadisk. Det vides at sygdommen skyldes en arvelig eller autosomal dominerende mutation.

Patienter præsenterer symptomer som kumulative problemer med at sove og opretholde søvn, demens, kognitiv forringelse, selv problemer med hypertension, takykardi, hyperhidrose og andre.

Den alder, hvor den påvirker, er ret bred, da den varierer mellem 23 og 73 år, men gennemsnitsalderen er 40 år. Livstiden er smittet lidt over 6 år.

Kuru

Denne prionsygdom er kun blevet opdaget hos indbyggere i Papua Ny Guinea. Det er en sygdom relateret til kannibalisme og den kulturelle tradition af ritualet om sorg for de døde, hvor disse mennesker spiser encephalon eller menneskelig kød.

Folk, der bærer sygdommen, manifesterer generelt ukontrollable og ufrivillige bevægelser i forskellige dele af kroppen.

De har tremor, tab af bevægelseskontrol og tab af muskelkoordinering. Forventet levetid hos inficerede personer er to år.

Sygdomme hos dyr

Blandt patologierne produceret af prioner hos dyr er bovin spongiform encephalopati. Denne sygdom udgjorde kaos i Europa, folkesundhed, dyresundhed og økonomien i de berørte lande.

Andre sygdomme hos dyr er scrapie, transmissibel minkencefalopati, kronisk slidende sygdom (i hjorte) og feline spongiform encephalopati.

Disse sygdomme, som dem, der præsenteres hos mennesker, mangler effektiv behandling, så forebyggelse er afgørende, især efter menneskelige infektioner, der er opstået som følge af forbruget af kød fra inficerede køer..

behandlinger

Hidtil er der ingen kendt kur mod prionsygdomme. Behandlingen er symptomatisk. Patienterne rådes til at planlægge palliativ pleje og genetisk analyse, og rådgivning anbefales til familiemedlemmer.

En lang række lægemidler er blevet testet hos patienter med prionsygdomme, såsom antiviral, antitumor, lægemidler til sygdomme som Parkinsons, behandlinger mod immunosuppression, antibiotika, antifungale midler, selv antidepressiva.

Imidlertid er der intet bevis for i øjeblikket, der indikerer, at nogle af disse formindsker symptomer eller forbedrer patienternes overlevelse.

forebyggelse

Prions er resistente over for forskellige fysiske og kemiske forandringer. Imidlertid anvendes forskellige teknikker til at forhindre forurening af patienter med forurenede kirurgiske instrumenter.

Blandt de mest anvendte teknikker er at sterilisere udstyret i en autoklav ved 132 ° C i en time og derefter sænke instrumenterne i natriumhydroxid i mindst en time.

På den anden side har Verdenssundhedsorganisationen (WHO) udviklet foranstaltninger for at forhindre spredning af prionsygdomme. Denne organisation fastlægger normer for håndtering af forbudte eller potentielt risikable væv som: øjne, hjerne, tarme, mandler og rygmarv..

referencer

  1. Prion, smitsom agent. Gendannet fra britannica.com.
  2. Hvad er en Prion? Genoprettet fra scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan. 2003. Prions - Proteinholdige Infektiøse 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). Omdannelse af alfa-helixer til betablade har til formål at danne scrapie prionproteiner. Forsøg på det nationale videnskabsakademi i USA.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Den biologiske funktion af det cellulære prionprotein: en opdatering. BCM Biologi.
  7. DC Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionprotein er udtrykt i langtidsrepopulerende hæmatopoietiske stamceller og er vigtigt for deres selvfornyelse. Forsøg på det nationale videnskabsakademi i USA.
  8. Gennemgang af sygdomme produceret af prioner (overførbare spongiforme encephalopatier) Hentet fra msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prion encephalopathies. Familiemedicin. SEMERGEN.