PRIONER: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKTIONER, SJUKDOMAR - BIOLOGI - 2025

De prioner är proteiner utan nukleinsyra genomet eller som verkar som infektiösa agens. Uttrycket "prion" betyder proteinceous infectious particle (från engelska Proteinaceous Infectious Particles) och myntades av neurologen och Nobelprisvinnaren, Stanley B. Prusiner.

1982 identifierade Prusiner och hans kollegor en infektiös proteinpartikel när de studerade orsakerna till Creutzfeldt-Jakobsjukdomar (hos människor) och bovin spongiform encefalopati.

Rester av bovint prionprotein. Taget och redigerat från: 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. och RCSB, via Wikimedia Commons

Dessa sällsynta smittämnen finns i membranet hos normala celler, endast som fällbara proteiner och / eller med en onormal tredimensionell struktur. Dessa proteiner är ansvariga för flera degenerativa sjukdomar och mycket hög dödlighet som påverkar neurala vävnader och hjärnans struktur.

De kallas också prionsjukdomar. Bland de viktigaste som påverkar människor har vi kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinkers sjukdom, Creutzfeldt-Jakobs syndrom och dödlig familjär sömnlöshet.

Generella egenskaper

Prioner är proteinstrukturer som finns i cellmembranen. Dessa proteiner har en förändrad form eller konformation.

När det gäller dess multiplikation uppnås det genom omvandling av former, som i fallet med skrapiesjukdom. I denna sjukdom rekryterar prioner PrP (C) (prionproteinerna av oförändrad konformation) för att stimulera omvandlingen till PrP (Sc) -isoformen.

Detta genererar en kedjereaktion som sprider det smittsamma materialet och därför möjliggör bevattning av sjukdomen. Hur den här konverteringsprocessen sker är fortfarande okänd.

Dessa ovanliga proteiner som kan spridas har inte nukleinsyror. Ett bevis på detta är att de är resistenta mot röntgenstrålar och ultraviolett strålning. Dessa medel bryter lätt ner nukleinsyror.

Prionproteiner, varav prioner (PrP) består av, finns i hela kroppen, inte bara hos människor utan i andra friska ryggradsdjur. Dessa proteiner är i allmänhet resistenta mot proteaser (enzymer som katalyserar proteiner).

Mycket lite är känt om användbarheten av prionproteinerna PrP (C), den normala formen av det icke-infektiösa proteinet i människokroppen.

Vissa forskare har dock lyckats visa att hos proteiner aktiverar dessa proteiner myelinreparation i celler i det perifera nervsystemet. Avsaknaden av dessa har också visat sig orsaka demyelinering av sådana nervceller.

strukturer

Den kunskap som finns om strukturen hos prioner ligger främst i de undersökningar som genomförts i Escherichia coli-bakterien.

Studier har visat att polypeptiderna i kedjan PrP (C) (normal) och PrP (Sc) (infektiösa) är identiska i sammansättningen av aminosyror, men skiljer sig i deras 3D-konformation och deras vikning.

PrP (C)

Dessa icke-infektiösa prioner har 209 aminosyror hos människor. De har en disulfidbindning. Strukturen är alfa-spiralformad, vilket innebär att den har spiralformade aminosyror (alfa-helices) och få platta delar av aminosyror (beta-ark).

Detta protein kan inte separeras genom centrifugering, vilket innebär att det inte är sedimenterbart. Det digereras lätt av det bredspektrala serinproteaset som kallas proteinas K.

PrP (Sc)

Det är ett infektiöst protein som omvandlar PrP (C) till infektiösa PrP (Sc) isoformer och med en onormal konfiguration eller form.

Mycket lite är känt om dess 3D-struktur, men det är känt att det har få spiralformer och mer platta trådar eller beta-ark. Skiftet till isoformen är det som kallas den centrala händelsen för prionsjukdomar.

Funktioner

Cellulära prionproteiner är belägna på cellytan i en mängd olika organ och vävnader. Mycket lite är känt om de fysiologiska funktionerna hos prioner i kroppen. Trots det visar experiment gjorda på möss möjliga funktioner, till exempel:

Med metabotropa glutamatreceptorer

Det har visats att PrP (C) verkar med glutamatreceptorer (jonotropiska och metabotropa). PrP (C) deltar som en receptor för synaptotoxiska oligomerer i cellytens Ap-peptid.

I embryonal utveckling

Hos möss av familjen Murinae har prionproteinerna PrP (C) visat sig uttrycka sig inom några dagar efter implantering, i embryonal utveckling.

Detta indikerar att de spelar en roll under utvecklingen av dessa små däggdjur. Roll som enligt forskarna är relaterad till regleringen av neuritogenes (produktion av axoner och dendriter av neuroner).

De agerar också på axonal tillväxt. Dessa prionproteiner är till och med involverade i utvecklingen av den cerebellära kretsen. På grund av detta tros det att frånvaron av dessa PrP (C) -pioner leder till en försening i den motoriska utvecklingen av gnagare.

nervskyddande

I studier om överuttryck av PrP (C) genom genorientering visade det sig att frånvaron av dessa prioner orsakar problem med blodtillförseln till vissa ställen i hjärnan (akut cerebral ischemi).

Detta innebär att prionproteiner fungerar som neuroprotectors. Dessutom har det visats att PrP (C) överuttryck kan minska eller förbättra skador orsakade av ischemi.

Perifera nervsystemet

Nyligen upptäcktes den fysiologiska rollen för Prp (C) i upprätthållandet av perifer myelin.

Under en laboratoriestudie upptäcktes att i frånvaro av prionproteinet utvecklade laboratoriemöss brister i nerverna som bär information från hjärnan och ryggmärgen, i det som kallas en perifer neuropati.

Celldöd

Det finns några proteiner som liknar prioner, och dessa finns i andra delar av kroppen än hjärnan.

Funktionerna hos sådana proteiner är att initiera, reglera och / eller kontrollera celldöd när organismen attackeras (till exempel av vironer) och därmed förhindra spridningen av patogenen.

Denna speciella funktion av dessa proteiner får forskare att tänka på den möjliga betydelsen av icke-smittsamma prioner i kampen mot patogener.

Långtids minne

En studie som genomfördes vid Stowers Institute i Missouri, USA, visade att PrP-prioner kan spela en roll för att upprätthålla långsiktigt minne.

Studien avslöjade att vissa prionproteiner kan kontrolleras för att fungera för att upprätthålla de fysiologiska funktionerna i långtidsminnet.

Förnyelse av stamceller

En undersökning av prionproteiner som uttrycks i blodvävnads stamceller, avslöjade att alla dessa stamceller (hematopoietiska) uttrycker prionproteiner i deras cellmembran. Så man tror att de deltar i den komplexa och mycket viktiga processen för cellförnyelse.

Sjukdomar orsakade av prioner

Patologierna med prion-ursprung erkänns som progressiva degenerativa hjärnstörningar. De kan attackera nötkreatur, rådjur, karibu, får och till och med människor.

Dessa sjukdomar orsakas av en förändring i strukturen för PrP (C) -proteinerna och vars specifika funktioner fortfarande är osäkra idag. Prionpatologier kan uppstå utan känd orsak. De kan ha ett ärftligt genetiskt ursprung och kan också överföras på ett smittsamt-smittsamt sätt.

Prioner orsakar familjära, sporadiska och smittsamma sjukdomar. Familjära prionsjukdomar är de som är ärftliga. Sporadiska patologier är de vanligaste och förekommer utan kända orsaker.

Smittsamma sjukdomar anses vara sällsynta, de kan överföras från person till person, djur till djur, person till djur och vice versa. Orsakerna är flera och sträcker sig från konsumtion av förorenat kött, kannibalism, överföringar till hantering av förorenad kirurgisk utrustning.

De vanligaste prionsjukdomarna är:

Creutzfeldt-Jakobs sjukdom (CJD)

Betraktas som den vanligaste prionsjukdomen bland människor, det är en kosmopolitisk sjukdom, det vill säga den har en global distribution. Det kan vara ärftligt (familjärt), sporadiskt eller smittsamt.

Patienter med symtom som demens, ryck eller plötsliga ofrivilliga rörelser och brister i centrala nervsystemet.

Beroende på sjukdomens behandling och form kan dödsfall inträffa mellan 4 månader och 2 år efter att sjukdomen har förvärvats. Diagnosen är svår att ställa, den ställs vanligtvis efter mortem under obduktionen.

Lätt mikrofotografi av hjärnvävnad som avslöjar närvaron av typiska amyloida plack som finns i ett variant av Creutzfeldt-Jakobs sjukdom. Hämtad och redigerad från: Innehållsleverantörer: CDC / Teresa Hammett Fotokredit: Sherif Zaki; MD; PhD; Wun-Ju Shieh; MD; PhD; MPH, via Wikimedia Commons

Gerstmann-Sträussler-Scheinkers sjukdom

Det är en sjukdom orsakad av prioner i en ärftlig eller autosomal dominerande smittsam hjärnprocess. Sjukdomen manifesterar sig hos personer i åldrarna 40 till 60 år.

Dessa människor uppvisar problem med att formulera ord (dysartri), ryck eller plötsliga ofrivilliga rörelser, varvid aggressivitet är ofta.

De presenterar med cerebellär degeneration åtföljd av en ostadig gång. Det är också möjligt att observera hyporeflexi, dövhet, blickförlamning, demens, bland andra symtom. Livslängden är ungefär 5 år eller lite längre.

Prionopati med varierande känslighet för proteas

Det är en mycket sällsynt sjukdom, till dess att dess förekomstområde är 2 till 3 fall per 100 miljoner invånare. Patologin liknar Gerstmann-Sträussler-Scheinkers sjukdom.

De kliniska manifestationerna av proteinet indikerar låg resistens mot proteaser, vissa är mer och andra mindre känsliga för dessa enzymer.

De symtom som patienterna är: problem med tal och kognitiv nedsättning, förlust av nervceller i det område där hjärnan kontrollerar rörelser och utför muskelkoordination.

Sjukdomen är vanlig hos äldre patienter (70 år) och den beräknade livslängden när den infekterats är ungefär 20 månader.

Dödlig sömnlöshet

Det är en ärftlig eller familjär sjukdom, den kan också uppstå sporadiskt. Sjukdomen är känd för att bero på en ärftlig eller autosomal dominerande mutation.

Patienter uppvisar symtom som kumulativa sömnproblem och bibehållande av sömn, demens, kognitiv nedsättning, till och med problem med hypertoni, takykardi, hyperhidros och andra.

Den ålder det drabbar är ganska bred, mellan 23 och 73 år, men medelåldern är 40 år. När livslängden en gång har smittats är drygt 6 år.

Kuru

Denna prionsjukdom har upptäckts endast hos invånarna i Papua Nya Guinea. Det är en sjukdom relaterad till kannibalism och den kulturella traditionen för att sörja de döda, där dessa människor äter hjärna eller mänskligt kött.

Människor som bär sjukdomen har vanligtvis okontrollerbara och ofrivilliga rörelser i olika delar av kroppen.

De presenterar skakningar, förlust av kontroll över rörelser och förlust av muskelkoordination. Livslängden hos smittade är två år.

Sjukdomar hos djur

Bland patologier som produceras av prioner hos djur är bovin spongiform encefalopati. Denna sjukdom orsakade förödelse i Europa, på folkhälsan, hos djur och i de drabbade ländernas ekonomi.

Andra sjukdomar hos djur inkluderar scrapie, överförbar minke-encefalopati, kronisk slösande sjukdom (i hjort) och katt spongiform encefalopati.

Dessa sjukdomar, som de som presenteras hos människor, saknar en effektiv behandling, så förebyggande är viktigt, särskilt efter infektioner hos människor som har inträffat som en följd av konsumtion av kött från infekterade kor.

behandlingar

Hittills finns det inget känt botemedel mot prionsjukdomar. Behandlingen är symptomatisk. Patienter rekommenderas att planera för palliativ vård och genetisk testning och rådgivning för familjemedlemmar rekommenderas.

En mängd olika mediciner har testats hos patienter med prionsjukdomar, såsom antivirala medel, antitumorer, läkemedel mot sjukdomar såsom Parkinson, behandlingar mot immunsuppression, antibiotika, svampdämpande medel, till och med antidepressiva medel.

Men det finns för närvarande inga bevis som tyder på att vissa av dessa minskar symtomen eller förbättrar överlevnaden hos patienter.

Förebyggande

Prioner är resistenta mot en mängd fysiska och kemiska förändringar. Emellertid används olika tekniker för att undvika förorening av patienter med kontaminerade kirurgiska instrument.

Bland de mest använda teknikerna är att sterilisera utrustningen i en autoklav vid 132 ° C under en timme och sedan doppa instrumenten i natriumhydroxid under minst en timme till.

Å andra sidan har världshälsoorganisationen (WHO) utvecklat åtgärder för att förhindra spridning av prionsjukdomar. Denna organisation fastställer regler för hantering av förbjudna eller potentiellt riskfyllda vävnader såsom: ögon, hjärna, tarmen, mandlar och ryggmärgen.

referenser

1. Prion, smittsam agent. Återställs från britannica.com.
2. Vad är en Prion? Återställs från scientamerican.com.
3. PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prions - Proteinceous Infectious Particles. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
4. Prion. Återställs från en.wikipedia.org
5. KM Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, RJ Fletterick, FE Cohen (1993). Omvandling av alfa-helices till beta-ark funktioner i bildandet av scrapie prion-proteiner. Förfaranden från National Academy of Sciences of the United States of America.
6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Den biologiska funktionen hos det cellulära prionproteinet: en uppdatering. BCM-biologi.
7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Prionprotein uttrycks på långvarigt återbefolkande hematopoietiska stamceller och är viktigt för deras självförnyelse. Förfaranden från National Academy of Sciences of the United States of America.
8. Granskning av Prion-sjukdomar (överförbara spongiforma encefalopatier) Hämtad från msdmanuals.com.
9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prion encefalopatier. Familjemedicin. SEMERGEN.