Raksturīgās prionas, struktūra, funkcijas, slimības



The prioni tie ir proteīni bez genoma vai nukleīnskābes, kas darbojas kā infekcijas aģenti. Termins "prions" nozīmē proteīnu saturošu infekciozu daļiņu (no angļu olbaltumvielu infekciozām daļiņām), un to radīja neirologs un Nobela prēmijas ieguvējs Stanley B. Prusiner..

1982. gadā Prusiner un viņa kolēģi identificēja infekciozu proteīna daļiņu, pētot Creutzfeldt-Jakob slimību (cilvēkiem) un liellopu sūkļveida encefalopātijas cēloņus..

Šie retie infekciozie aģenti ir atrodami normālu šūnu membrānā, tikai kā nepareizi atdalīti proteīni un / vai nenormāla trīsdimensiju struktūra. Šie proteīni ir atbildīgi par vairākām deģeneratīvām slimībām un ļoti augstu mirstību, kas ietekmē nervu audus un smadzeņu struktūru.

Tos sauc arī par prionu slimībām. Viens no svarīgākajiem, kas ietekmē cilvēkus, ir Gerstmann-Sträussler-Scheinker slimība, Creutzfeldt-Jakob sindroms un letāla ģimenes bezmiegs..

Indekss

  • 1 Vispārīgi raksturlielumi
  • 2 Struktūras
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Funkcijas
    • 3.1. Ar metabotropiem glutamāta receptoriem
    • 3.2. Embrionālajā attīstībā
    • 3.3 Neiroprotektors
    • 3.4 Perifēra nervu sistēma
    • 3.5 Šūnu nāve
    • 3.6 Ilgtermiņa atmiņa
    • 3.7 Cilmes šūnu atjaunošanās
  • 4 Prionu izraisītas slimības
    • 4.1. Creutzfeldt-Jakob slimība (CJD)
    • 4.2. Gerstmann-Sträussler-Scheinker slimība
    • 4.3 Prionopātija ar mainīgu jutību pret proteāzi
    • 4.4 letāla bezmiegs
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Slimības dzīvniekiem
  • 5 Apstrāde
  • 6 Novēršana
  • 7 Atsauces

Vispārīgās īpašības

Prioni ir proteīnu struktūras, kas atrodas šūnu membrānās. Šiem proteīniem ir mainīta forma vai konformācija [PrP (Sc)].

Attiecībā uz tā pavairošanu tas tiek panākts, pārveidojot veidlapas, piemēram, skrepi slimības gadījumā. Šajā slimībā prioni piesaista PrP (C) (neskartas konformācijas priona olbaltumvielas), lai stimulētu konversiju uz PrP (Sc) izoformu.

Tas rada ķēdes reakciju, kas pavairo infekciozo materiālu un tādējādi ļauj slimību apūdeņot. Vēl nav zināms, kā tas notiek.

Šie neparastie proteīni, kas spēj izplatīties, nesatur nukleīnskābes. To apliecina tas, ka tie ir izturīgi pret rentgenstaru un ultravioleto starojumu. Šie līdzekļi viegli sadala nukleīnskābes.

Prionu proteīni, kuru sastāvā ir prioni (PrP), atrodami visā organismā, ne tikai cilvēkiem, bet arī citiem veseliem mugurkaulniekiem. Šie proteīni parasti ir rezistenti pret proteāzēm (fermentiem, kas katalizē proteīnus).

Ļoti maz ir zināms par prionu proteīnu PrP (C), kas ir cilvēka organismā neinfekciozā proteīna normālā forma, lietderību..

Tomēr daži pētnieki ir parādījuši, ka pelēm šīs olbaltumvielas aktivizē mielīna remontu perifērās nervu sistēmas šūnās. Ir arī pierādīts, ka to neesamība izraisa šādu nervu šūnu demielinizāciju.

Struktūras

Zināšanas, kas mums ir par prionu struktūru, galvenokārt ir saistītas ar baktērijas pētījumiem Escherichia coli.

Veiktie pētījumi rāda, ka PrP (C) (normāls) un PrP (Sc) (infekcijas) polipeptīdi ir identiski aminoskābju sastāvā, bet tie atšķiras 3D konformācijā un to salokojumā..

PrP (C)

Šiem neinfekcioziem prioniem cilvēkiem ir 209 aminoskābes. Tiem ir disulfīda saite. Tās struktūra ir alfa-spirālveida, kas nozīmē, ka tai ir spirālveida aminoskābes (alfa-helikētas) un dažas plakanas aminoskābju virknes (beta lapas).

Šo proteīnu nevar atdalīt ar centrifugēšanu, kas nozīmē, ka tas nav nosēdināms. To viegli sagremo plaša spektra serīna proteāze, ko sauc par proteināzi K.

PrP (Sc)

Tas ir infekciozs proteīns, kas pārveido PrP (C) par infekciozām PrP (Sc) izoformām un ar neparastu konfigurāciju vai formu.

Ļoti maz ir zināms par tās 3D struktūru, taču ir zināms, ka tai ir maz spirālveida formas un vairāk plakanu virzienu vai betas. Izmaiņas uz izoforma ir tas, kas pazīstams kā prionu slimību būtisks notikums.

Funkcijas

Šūnu priona proteīni [Prp (C)] atrodas uz dažādu orgānu un audu šūnas virsmas. Ļoti maz ir zināms par prionu fizioloģiskajām funkcijām organismā. Tomēr, pieredze, kas gūta pelēs, norāda uz iespējamām funkcijām, piemēram:

Ar metabotropiskiem glutamāta receptoriem

Ir pierādīts, ka PrP (C) darbojas kopā ar glutamāta receptoriem (ionotropiskiem un metabotropiskiem). PrP (C) piedalās Aβ peptīda sinaptotoksisko oligomēru receptoros uz šūnas virsmas.

Embrionālajā attīstībā

Murinae ģimenes pelēm ir atklāts, ka PrP (C) priona proteīni tiek izpausti dažu dienu laikā pēc implantācijas, embrija attīstībā..

Tas norāda, ka viņiem ir nozīme šo mazo zīdītāju attīstībā. Loma, kas, pēc pētnieku domām, ir saistīta ar neirģenēzes regulēšanu (neironu aksonu un dendritu veidošanās).

Viņi arī darbojas uz aksonu augšanu. Šīs priona olbaltumvielas ir pat iesaistītas smadzeņu ķēdes attīstībā. Šā iemesla dēļ tiek uzskatīts, ka šo prionu PrP (C) trūkums noved pie grauzēju mehāniskās attīstības aizkavēšanās..

Neiroprotektors

Pētījumos par PrP (C) pārmērīgu ekspresiju gēnu orientācijā tika konstatēts, ka šo prionu trūkums rada problēmas ar asins piegādi dažām smadzeņu daļām (akūta smadzeņu išēmija)..

Tas nozīmē, ka prionu proteīni darbojas kā neiroprotektori. Turklāt ir pierādīts, ka PrP (C) pārmērīga ekspresija var samazināt vai uzlabot izēmijas izraisītos bojājumus.

Perifēra nervu sistēma

Prp (C) fizioloģiskā funkcija perifēra mielīna uzturēšanā nesen tika atklāta.

Laboratorijas pētījuma laikā tika atklāts, ka bez priona proteīna laboratorijas pelēm attīstījās nervu trūkumi, kas pārvieto informāciju no smadzenēm un muguras smadzenēm, ko sauc par perifēro neiropātiju..

Šūnu nāve

Ir daži proteīni, kas ir līdzīgi prioniem, un tie atrodas citās ķermeņa daļās nekā smadzenes.

Šādu proteīnu funkcijas ir uzsākt, regulēt un / vai kontrolēt šūnu nāvi, kad organismu uzbrūk (piemēram, virioni), tādējādi novēršot patogēna izplatīšanos.

Šī šo proteīnu funkcija liek pētniekiem domāt par neinfekciozo prionu iespējamo nozīmi cīņā pret patogēniem.

Ilgtermiņa atmiņa

Pētījums, ko veica Stowers institūtā, Misūri, ASV. pierādīja, ka PrP prioniem var būt nozīme ilglaicīgas atmiņas saglabāšanā.

Pētījums atklāja, ka dažus priona proteīnus var kontrolēt, lai tie darbotos, saglabājot ilgtermiņa atmiņas fizioloģiskās funkcijas.

Cilmes šūnu atjaunošanās

Izmeklēšana par prionu olbaltumvielām, kas ekspresētas asins šūnu cilmes šūnās, atklāja, ka visas šīs cilmes šūnas (hematopoētiskās) izsaka prionu proteīnus savā šūnu membrānā. Tāpēc tiek uzskatīts, ka viņi piedalās sarežģītā un ļoti svarīgā šūnu atjaunošanās procesā.

Prionu izraisītas slimības

Prionu izcelsmes patoloģijas tiek atzītas par progresējošām deģeneratīvām smadzeņu slimībām. Viņi var uzbrukt liellopiem, briežiem, karibam, aitām un pat cilvēkiem.

Šīs slimības izraisa PrP (C) olbaltumvielu struktūras izmaiņas, un tās specifiskās funkcijas joprojām ir neskaidras. Prionu patoloģijas var rasties bez zināma iemesla. Viņiem var būt ģenētiska izcelsme, un tie var tikt pārnesti infekciozā veidā.

Prioni izraisa ģimenes, sporādiskas un lipīgas slimības. Ģimenes prionu slimības ir tās, kas ir pārmantojamas. Sporādiskās patoloģijas ir visizplatītākās un notiek bez zināmiem cēloņiem.

Lipīgas slimības tiek uzskatītas par reti sastopamām, tās pārnēsājamas caur personu pārnesi, dzīvniekus, dzīvniekus, dzīvniekus un otrādi. Cēloņi ir daudzveidīgi un svārstās no piesārņotā gaļas patēriņa, kanibālisma, transfūzijām, manipulācijām ar piesārņoto ķirurģisko aprīkojumu..

Visbiežāk sastopamās prionālās slimības ir:

Creutzfeldt-Jakob slimība (CJD)

Cilvēku vidū tiek uzskatīta par visizplatītāko prionu slimību - tā ir kosmopolītiska patoloģija, proti, globāla izplatība. Tas var rasties iedzimtajā (ģimenes), sporādiskā vai infekciozā veidā.

Pacientiem ir tādi simptomi kā demence, saraustīšanās vai pēkšņas neparedzētas kustības un centrālās nervu sistēmas trūkumi.

Atkarībā no slimības ārstēšanas un formas nāve var rasties no 4 līdz 2 gadiem pēc slimības iegūšanas. Diagnozi ir grūti izdarīt, tas parasti tiek darīts post morten, autopsijas laikā.

Gerstmann-Sträussler-Scheinker slimība

Tā ir slimība, ko izraisa prioni mantojumā vai autosomāli dominējošā infekciozā encefalīta procesā. Slimība izpaužas 40 līdz 60 gadu vecumā.

Šiem cilvēkiem rodas problēmas formulēt vārdus (disartriju), saraustītas vai pēkšņas neparedzētas kustības, kas bieži ir agresivitāte..

Smadzeņu deģenerācija kopā ar nestabilu gaitu. Citu simptomu gadījumā ir iespējams novērot hiporeflexiju, kurlumu, skatienu paralīzi, demenci. Dzīves ilgums ir aptuveni 5 gadi vai nedaudz ilgāks.

Prionopātija ar mainīgu jutību pret proteāzi

Tā ir ļoti reti sastopama slimība, līdz tā izplatības diapazons ir 2 līdz 3 gadījumi uz 100 miljoniem iedzīvotāju. Patoloģija ir līdzīga Gerstmann-Sträussler-Scheinker slimībai.

Proteīna klīniskās izpausmes liecina par zemu rezistenci pret proteāzēm, dažas no tām ir vairāk un citas mazāk jutīgas pret šiem fermentiem.

Pacientu simptomi ir: runas un kognitīvas pasliktināšanās problēmas, neironu zudums apgabalā, kur smadzenes kontrolē kustības un veic muskuļu koordināciju.

Slimība ir bieži sastopama trešā vecuma pacientiem (70 gadi), un paredzamais dzīves ilgums inficēšanās laikā ir aptuveni 20 mēneši.

Nāvīga bezmiegs

Tā ir iedzimta vai ģimenes slimība, tā var rasties arī sporādiski. Ir zināms, ka slimība ir saistīta ar iedzimtu vai autosomālu dominējošu mutāciju.

Pacientiem ir tādi simptomi kā kumulatīvas problēmas gulēt un uzturēt miegu, demence, kognitīvs stāvokļa pasliktināšanās, pat hipertensijas problēmas, tahikardija, hiperhidroze un citi..

Vecums, kurā tas skar, ir diezgan plašs, jo tas svārstās no 23 līdz 73 gadiem, tomēr vidējais vecums ir 40 gadi. Dzīves laiks, kad inficēts, ir nedaudz ilgāks par 6 gadiem.

Kuru

Šī priona slimība ir konstatēta tikai Papua-Jaungvinejas iedzīvotājiem. Tā ir slimība, kas saistīta ar kanibālismu un kultūras tradīcijām sēras rituāliem par mirušajiem, kur šie cilvēki ēd encefalonu vai cilvēka miesu.

Cilvēki, kas pārnēsā slimību, kopumā izpaužas nekontrolējamā un piespiedu kustībā dažādās ķermeņa daļās.

Viņiem ir trīce, kustības kontroles zudums un muskuļu koordinācijas zudums. Dzīves ilgums inficētajiem cilvēkiem ir divi gadi.

Slimības dzīvniekiem

Dzīvnieku prionu radītās patoloģijas ir liellopu sūkļveida encefalopātija. Šī slimība izraisīja postījumus Eiropā, sabiedrības veselībai, dzīvnieku veselībai un skarto valstu ekonomikai.

Citas dzīvnieku slimības ir skrepi slimība, transmisīvā ūdeņu encefalopātija, hroniska izšķērdēšana (brieži) un kaķu spongiformā encefalopātija..

Šīm slimībām, tāpat kā cilvēkiem, trūkst efektīvas ārstēšanas, tāpēc profilakse ir būtiska, jo īpaši pēc cilvēku inficēšanās, kas radusies gaļas no inficētām govīm patēriņa dēļ..

Apstrāde

Līdz šim nav zināms izārstēt prionu slimības. Ārstēšana ir simptomātiska. Pacientiem ieteicams plānot paliatīvo aprūpi, ģenētisko analīzi un konsultācijas ieteicams ģimenes locekļiem.

Pacientiem ar prionu slimībām, piemēram, pretvīrusu līdzekļiem, pretvēža līdzekļiem, tādām slimībām kā Parkinsona slimība, imūnsupresijas ārstēšanai, antibiotikām, pretsēnīšu līdzekļiem, pat antidepresantiem, ir pārbaudītas dažādas zāles..

Tomēr pašlaik nav pierādījumu par to, ka daži no šiem simptomiem samazina simptomus vai uzlabo pacientu izdzīvošanu.

Profilakse

Prioni ir izturīgi pret dažādām fizikālām un ķīmiskām izmaiņām. Tomēr tiek izmantotas dažādas metodes, lai novērstu inficēšanos ar inficētiem ķirurģiskiem instrumentiem.

Visbiežāk izmantotās metodes ir sterilizēt iekārtu autoklāvā 132 ° C temperatūrā vienu stundu un pēc tam vismaz vienu stundu iegremdēt instrumentus nātrija hidroksīdā..

No otras puses, Pasaules Veselības organizācija (PVO) ir izstrādājusi pasākumus, lai novērstu prionu slimību izplatīšanos. Šī organizācija nosaka normas aizliegto vai potenciāli bīstamu audu, piemēram, acu, smadzeņu, zarnu, mandeļu un muguras smadzeņu, apsaimniekošanai..

Atsauces

  1. Prion, infekcijas aģents. Atgūts no britannica.com.
  2. Kas ir prions? Atgūts no scienceamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan 2003. Prioni - olbaltumvielu infekciozās daļiņas. Žurnāls, Indijas Klīniskās medicīnas akadēmija.
  4. Prion. Izgūti no 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). Alfa-heliksu pārveidošana par beta loksnēm iezīmējas skrepi prionu proteīnu veidošanā. Amerikas Savienoto Valstu Zinātņu akadēmijas darbi.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Šūnu priona proteīna bioloģiskā funkcija: atjauninājums. BCM Bioloģija.
  7. C.C. Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionu proteīns tiek ekspresēts ilgstoši repopulējošās hematopoētiskās cilmes šūnās un ir svarīgs to pašatjaunošanās procesam. Amerikas Savienoto Valstu Zinātņu akadēmijas darbi.
  8. Pārskats par slimībām, ko rada prioni (transmisīvās sūkļveida encefalopātijas) Izgūti no msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpātijas: prionu encefalopātijas. Ģimenes medicīna. SEMERGEN.