PRIONI: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, FUNKCIJE, BOLESTI - BIOLOGIJA - 2025

Su prioni su proteini bez kiseline genom nukleinske i koji djeluju kao infektivnih agensa. Izraz "prion" znači proteinske infektivne čestice (od engleskog Proteinaceous Infevable Čestice), a skovao ih je neurolog i dobitnik Nobelove nagrade Stanley B. Prusiner.

Godine 1982. Prusiner i njegovi kolege identificirali su zaraznu proteinsku česticu, proučavajući uzroke Creutzfeldt-Jakobove bolesti (kod ljudi) i goveđu spongiformnu encefalopatiju.

Ostaci goveđeg prionskog proteina. Preuzeto i uređeno iz: 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. i RCSB, putem Wikimedia Commons

Ova rijetka infektivna sredstva nalaze se u membrani normalnih stanica, samo kao pogrešno savijani proteini i / ili s abnormalnom trodimenzionalnom strukturom. Ti su proteini odgovorni za više degenerativnih bolesti i vrlo visoku smrtnost koja utječu na živčana tkiva i strukturu mozga.

Nazivaju se i prionskim bolestima. Među najvažnije koji utječu na ljude imamo kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker bolest, Creutzfeldt-Jakob sindrom i fatalnu obiteljsku nesanicu.

Opće karakteristike

Prioni su proteinske strukture prisutne u staničnim membranama. Ti proteini imaju izmijenjen oblik ili konformaciju.

S obzirom na njegovo razmnožavanje, ono se postiže konverzijom oblika, kao u slučaju bolesti scrapie. U ovoj bolesti, prioni regrutuju PrP (C) (prionski proteini nepromijenjene konformacije) kako bi potaknuli pretvorbu u PrP (Sc) izoformu.

To stvara lančanu reakciju koja širi zarazni materijal i stoga omogućuje navodnjavanje bolesti. Kako se događa ovaj proces pretvorbe još uvijek nije poznato.

Ti neobični proteini sposobni za razmnožavanje nemaju nukleinske kiseline. Dokaz za to je da su otporni na X-zrake i ultraljubičasto zračenje. Ta sredstva lako razgrađuju nukleinske kiseline.

Prionski proteini, od kojih su sastavljeni prioni (PrP), nalaze se u cijelom tijelu, ne samo kod ljudi, već i kod drugih zdravih kralježnjaka. Ti su proteini općenito otporni na proteaze (enzimi koji kataliziraju proteine).

Vrlo malo se zna o korisnosti prP (C) prionskih proteina, normalnom obliku neinfektivnog proteina u ljudskom tijelu.

Međutim, neki su istraživači uspjeli pokazati da, kod miševa, ti proteini aktiviraju popravak mijelina u stanicama perifernog živčanog sustava. Odsustvo ovih pokazatelja također uzrokuje demijelinizaciju takvih živčanih stanica.

strukture

Saznanja o strukturi priona nalaze se uglavnom u istraživanjima bakterija Escherichia coli.

Studije su pokazale da su polipeptidi u lancu PrP (C) (normalni) i PrP (Sc) (infektivni) identični u sastavu aminokiselina, ali se razlikuju po 3D konformaciji i njihovom savijanju.

PrP (C)

Ti neinfektivni prioni imaju 209 aminokiselina u ljudi. Imaju disulfidnu vezu. Njegova je struktura alfa-spiralna, što znači da ima spiralno oblikovane aminokiseline (alfa helike) i nekoliko ravnih niti aminokiselina (beta listova).

Taj se protein ne može odvojiti centrifugiranjem, što znači da nije taložljiv. Lako se probavlja pomoću serinske proteaze širokog spektra zvane proteinaza K.

PrP (Sc)

To je zarazni protein koji transformira PrP (C) u zarazne PrP (Sc) izoforme i s nenormalnom konfiguracijom ili oblikom.

O njegovoj 3D strukturi vrlo je malo poznato, no poznato je da ima malo spiralnih oblika i više ravnih niti ili beta listova. Prelazak na izoformu poznat je kao središnji događaj prionskih bolesti.

Značajke

Stanični prionski proteini nalaze se na staničnoj površini velikog broja organa i tkiva. O fiziološkim funkcijama priona u tijelu vrlo je malo poznato. Uprkos tome, eksperimenti na miševima ukazuju na moguće funkcije, kao što su:

Pomoću metabotropnih receptora glutamata

Pokazano je da PrP (C) djeluje s glutamatnim receptorima (ionotropnim i metabotropnim). PrP (C) sudjeluje kao receptor za sinaptotoksične oligomere A peptida površinske stanice.

U embrionalnom razvoju

U miševa iz porodice Murinae, pronađeno je da se prionski proteini PrP (C) eksprimiraju u roku nekoliko dana nakon implantacije u embrionalnom razvoju.

To ukazuje da oni igraju ulogu tijekom razvoja ovih malih sisavaca. Uloga koja se, prema istraživačima, odnosi na regulaciju neuritogeneze (proizvodnja aksona i dendrita neurona).

Oni također djeluju na rast aksona. Ti su prionski proteini čak uključeni u razvoj cerebelarnog kruga. Zbog toga se vjeruje da izostanak ovih prP (C) priona dovodi do kašnjenja u motoričkom razvoju glodavaca.

Ncuroprotcktivni

U istraživanjima prekomjerne ekspresije PrP (C) prema orijentaciji gena, utvrđeno je da odsutnost ovih priona uzrokuje probleme s opskrbom krvlju nekih mjesta u mozgu (akutna cerebralna ishemija).

To znači da prionski proteini djeluju kao neuroprotekteri. Uz to, pokazano je da PRP (C) prekomjerna ekspresija može smanjiti ili poboljšati ozljede izazvane ishemijom.

Periferni živčani sustav

Nedavno je otkrivena fiziološka uloga Prp (C) u održavanju perifernog mijelina.

Tijekom laboratorijskog ispitivanja otkriveno je da su, u nedostatku prionskog proteina, laboratorijski miševi razvili nedostatak u živcima koji nose informacije iz mozga i leđne moždine, u onome što se naziva periferna neuropatija.

Stanična smrt

Postoje neki proteini slični prionima, a nalaze se na drugim dijelovima tijela osim mozga.

Funkcije takvih proteina su pokretanje, reguliranje i / ili kontroliranje stanične smrti, kada organizam napada (na primjer, virusima), čime se sprječava širenje patogena.

Ova osebujna funkcija ovih proteina tera istraživače na moguću važnost neinfektivnih priona u borbi protiv patogena.

Dugoročna memorija

Studija provedena na Institutu Stowers u Missouriju u SAD-u pokazala je da PrP prioni mogu igrati ulogu u održavanju dugoročne memorije.

Studija je otkrila da se određeni prionski proteini mogu kontrolirati kako bi održali fiziološke funkcije dugoročne memorije.

Obnova matičnih stanica

Ispitivanje prionskih proteina koji su eksprimirani u matičnim stanicama krvnog tkiva, otkrilo je da sve te matične stanice (hematopoetske) izražavaju prionske proteine ​​u svojoj staničnoj membrani. Dakle, vjeruje se da sudjeluju u složenom i vrlo važnom procesu obnove stanica.

Bolesti uzrokovane prionima

Patologije prionskog porijekla prepoznate su kao progresivni degenerativni poremećaji mozga. Mogu napasti stoku, jelena, caribou, ovce, pa čak i ljude.

Ove su bolesti uzrokovane promjenom u strukturi proteina PrP (C) i čije su specifične funkcije i danas nesigurne. Prionske patologije mogu nastati bez poznatog uzroka. Oni mogu imati naslijeđeno genetsko podrijetlo, a mogu se prenijeti i na zarazno-zarazan način.

Prioni uzrokuju obiteljske, sporadične i zarazne bolesti. Obiteljske prionske bolesti su one koje su nasljedne. Sporadične patologije su najčešće i javljaju se bez poznatih uzroka.

Zarazne bolesti smatraju se rijetkim, prenose se s osobe na osobu, sa životinje na životinju, sa osobe na životinju i obrnuto. Uzroci su višestruki i kreću se od konzumiranja kontaminiranog mesa, kanibalizma, transfuzija, pa sve do rukovanja kontaminiranom kirurškom opremom.

Najčešće bolesti priona su:

Creutzfeldt-Jakobova bolest (CJD)

Smatrana najčešćom prionskom bolešću među ljudskim bićima, to je kozmopolitska bolest, odnosno ima širom svijeta rasprostranjenost. Može biti nasljedna (obiteljska), sporadična ili zarazna.

Bolesnici prisutni sa simptomima kao što su demencija, trzaji ili nagli nehotični pokreti i deficit u središnjem živčanom sustavu.

Ovisno o liječenju i obliku bolesti, smrt može nastupiti između 4 mjeseca i 2 godine nakon stjecanja bolesti. Dijagnoza je teško postaviti, obično se postavlja posmrtno, tijekom obdukcije.

Lagana fotomikrografija moždanog tkiva koja otkriva prisutnost tipičnih amiloidnih plakova nađenih u varijantnom slučaju Creutzfeldt-Jakobove bolesti. Preuzeto i uređeno od: Dobavljači sadržaja: CDC / Teresa Hammett Fotograf: Šerif Zaki; DOKTOR MEDICINE; dr; Wun-Ju Shieh; DOKTOR MEDICINE; dr; MPH, putem Wikimedia Commonsa

Gerstmann-Sträussler-Scheinker bolest

To je bolest koju uzrokuju prioni u nasljednom ili autosomno dominantnom infektivnom procesu mozga. Bolest se očituje kod ljudi u dobi od 40 do 60 godina.

Ti ljudi imaju problema s artikulacijom riječi (disartrija), trzajima ili naglim nehotičnim pokretima, pri čemu je agresivnost česta.

Prisutni su degeneracije cerebelarne glave popraćene nestabilnim hodom. Također je moguće primijetiti hiporefleksiju, gluhoću, paralizu pogleda, demenciju, između ostalih simptoma. Očekivano trajanje života je oko 5 godina ili malo duže.

Prionopatija s promjenjivom osjetljivošću na proteaze

Riječ je o vrlo rijetkoj bolesti, do te mjere da je raspon njezine pojave 2 do 3 slučaja na 100 milijuna stanovnika. Patologija je slična Gerstmann-Sträussler-Scheinker bolesti.

Kliničke manifestacije proteina ukazuju na nisku otpornost na proteaze, neke su više, a druge manje osjetljive na ove enzime.

Simptomi koje pacijenti prisutni su: problemi s oštećenjem govora i kognitivnih funkcija, gubitak neurona u području gdje mozak kontrolira pokrete i vrši koordinaciju mišića.

Bolest je česta u starijih bolesnika (70 godina), a procijenjeni životni vijek jednom zaražen je otprilike 20 mjeseci.

Fatalna nesanica

To je nasljedna ili obiteljska bolest, može se pojaviti i sporadično. Poznato je da se bolest javlja zbog nasljedne ili autosomno dominantne mutacije.

Pacijenti predstavljaju simptome poput kumulativnih problema sa spavanjem i održavanjem sna, demencije, kognitivnih poremećaja, čak i problema s hipertenzijom, tahikardije, hiperhidroze i drugih.

Starost na koju utječe prilično je široka i kreće se između 23 i 73 godine, međutim prosječna dob je 40 godina. Jednom zaraženi životni vijek iznosi nešto više od 6 godina.

Kuru

Ova prionska bolest otkrivena je samo kod stanovnika Papue Nove Gvineje. To je bolest povezana s kanibalizmom i kulturnom tradicijom obreda oplakivanja mrtvih, gdje ti ljudi jedu mozak ili ljudsko meso.

Ljudi koji prenose bolest obično imaju nekontrolirane i nehotične pokrete u različitim dijelovima tijela.

Oni predstavljaju drhtanje, gubitak kontrole pokreta i gubitak mišićne koordinacije. Očekivano trajanje života kod zaraženih ljudi je dvije godine.

Bolesti kod životinja

Među patologijama koje stvaraju prioni u životinja je spongiformna encefalopatija goveda. Ova je bolest uzrokovala pustoš u Europi, u javnom zdravstvu, životinjama i u gospodarstvu pogođenih zemalja.

Ostale bolesti kod životinja uključuju ogrebotinu, transmisivnu minkovu encefalopatiju, kroničnu bolest trošenja (kod jelena) i mačju spongiformnu encefalopatiju.

Ovim bolestima, poput onih prikazanih kod ljudi, nedostaje učinkovito liječenje, pa je prevencija nužna, posebno nakon infekcija kod ljudi koje su nastale kao rezultat konzumiranja mesa zaraženih krava.

Tretmani

Do danas nije poznat lijek za prionske bolesti. Liječenje je simptomatsko. Pacijentima se savjetuje da planiraju palijativnu njegu te se preporuča genetsko testiranje i savjetovanje za članove obitelji.

Veliki broj lijekova testiran je na pacijentima s prionskim bolestima, poput antivirusnih lijekova, antitumorskih lijekova, lijekova protiv Parkinsonove bolesti, liječenja imunosupresijom, antibiotika, antifungalnih lijekova, čak antidepresiva.

Međutim, trenutno nema dokaza koji ukazuju na to da neki od njih smanjuju simptome ili poboljšavaju preživljavanje pacijenata.

prevencija

Prioni su otporni na razne fizičke i kemijske promjene. Međutim, koriste se različite tehnike za izbjegavanje kontaminacije pacijenata kontaminiranim kirurškim instrumentima.

Među najčešće korištene tehnike je sterilizacija opreme u autoklavu na 132 ° C jedan sat, a zatim instrumente uroniti u natrijev hidroksid najmanje jedan sat.

S druge strane, svjetska zdravstvena organizacija (WHO) razvila je mjere za sprečavanje širenja prionskih bolesti. Ova organizacija uspostavlja norme za rukovanje zabranjenim ili potencijalno rizičnim tkivima kao što su: oči, mozak, crijeva, krajnici i leđna moždina.

Reference

1. Prion, zarazni agent. Oporavak od britannica.com.
2. Što je Prion? Oporavilo sa znanstvenogerican.com.
3. PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prioni - Proteinske infektivne čestice. Časopis, Indijska akademija kliničke medicine.
4. Prion. Oporavilo s 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). Pretvaranje alfa-helika u beta-listove odlikuje se stvaranjem prionskih proteina scrapie. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država.
6. M.-A. Wulf, A. Senatore i A. Aguzzic (2017). Biološka funkcija staničnog prionskog proteina: ažuriranje. BCM Biologija.
7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Prionski protein se eksprimira na dugotrajnoj repopulaciji matičnih stanica hematopoeze i važan je za njihovu samoobnovu. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država.
8. Pregled prionskih bolesti (transmisivne spongiformne encefalopatije) Preuzeto s msdmanuals.com.
9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpatije: prionske encefalopatije. Obiteljska medicina. SEMERGEN.