Iseloomulikud prioonid, struktuur, funktsioonid, haigused



The prioonid need on valgud, mis ei sisalda genoomi, või nukleiinhapped, mis toimivad nakkusetekitajatena. Termin "prioon" tähendab valgulist nakkuslikku osakest (inglise valgu nakkuslikust osakestest), mille on välja töötanud neuroloog ja Nobeli preemia võitja Stanley B. Prusiner..

1982. aastal tuvastasid Prusiner ja tema kolleegid nakkusliku valgu osakese, uurides samas Creutzfeldt-Jakobi haiguste (inimeste) ja veiste spongioosse entsefalopaatia põhjuseid..

Neid haruldasi nakkuslikke aineid leidub normaalsete rakkude membraanis, ainult valesti monteeritud valkudena ja / või ebanormaalse kolmemõõtmelise struktuuriga. Need valgud on vastutavad mitmete degeneratiivsete haiguste ja väga kõrge suremuse eest, mis mõjutavad närvikude ja aju struktuuri.

Neid nimetatakse ka prioonhaigusteks. Kõige olulisemad, mis mõjutavad inimesi, on Gerstmann-Sträussler-Scheinkeri tõbi, Creutzfeldt-Jakobi sündroom ja surmav perekondlik unetus..

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 struktuuri
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Funktsioonid
    • 3.1 Metabotroopsete glutamaadi retseptoritega
    • 3.2 Embrüonaalses arengus
    • 3.3 Neuroprotektor
    • 3.4 Perifeerne närvisüsteem
    • 3.5 Rakkude surm
    • 3.6 Pikaajaline mälu
    • 3.7 Tüvirakkude uuenemine
  • 4 Prioonide põhjustatud haigused
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakobi tõbi (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinkeri tõbi
    • 4.3 Prionopaatia, millel on muutuv tundlikkus proteaasi suhtes
    • 4.4 Letaalne unetus
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Loomahaigused
  • 5 Ravi
  • 6 Ennetamine
  • 7 Viited

Üldised omadused

Prioonid on rakumembraanides esinevad valgustruktuurid. Neil valkudel on muutunud kuju või konformatsioon [PrP (Sc)].

Seoses selle paljundamisega saavutatakse see vormide konverteerimise teel, nagu skreipi haiguse puhul. Selles haiguses värvavad prioonid PrP (C) (häirimata konformatsiooniga prioonvalke), et stimuleerida konversiooni PrP (Sc) isovormiks.

See tekitab ahelreaktsiooni, mis levitab nakkuslikku materjali ja võimaldab seega haiguse niisutamist. See konversiooniprotsess ei ole veel teada.

Need ebatavalised valgud, mis on võimelised paljundama, ei sisalda nukleiinhappeid. Selle tõenduseks on see, et nad on röntgenikiirgusele ja ultraviolettkiirgusele vastupidavad. Need ained lagundavad nukleiinhappeid kergesti.

Prioonvalke, millest prioonid moodustuvad (PrP), leidub kogu kehas, mitte ainult inimeste, vaid teiste tervete selgroogsetega. Need valgud on üldiselt resistentsed proteaaside suhtes (proteiine katalüüsivad ensüümid)..

Väga vähe on teada prioonvalkude PrP (C), mis ei ole nakkusliku valgu normaalne vorm inimkehas, kasulikkusest.

Siiski on mõned teadlased näidanud, et hiirtel aktiveerivad need valgud müeliini paranemist perifeerse närvisüsteemi rakkudes. Samuti on näidatud, et nende puudumine põhjustab selliste närvirakkude demüeliniseerumist.

Struktuurid

Teadmised, mis meil on prioonide struktuuri kohta, elavad peamiselt bakteriga seotud uuringutes Escherichia coli.

Tehtud uuringud näitavad, et PrP (C) (normaalsed) ja PrP (Sc) (nakkuslikud) polüpeptiidid on aminohapete koostises identsed, kuid need erinevad 3D-konformatsiooni ja nende kokkuklapitavad..

PrP (C)

Neil mitteinfektsioonilistel prioonidel on inimestel 209 aminohapet. Neil on disulfiidsidem. Selle struktuur on alfa-spiraalne, mis tähendab, et sellel on spiraalikujulised aminohapped (alfa-heeliksid) ja vähesed lamedad aminohapete ahelad (beeta-lehed).

Seda valku ei saa tsentrifuugimise teel eraldada, mis tähendab, et see ei ole settitav. See on kergesti seeditav laia spektri seriinproteaasiga, mida nimetatakse proteinaasiks K.

PrP (Sc)

See on nakkuslik valk, mis muundab PrP (C) nakkusliku PrP (Sc) isovormi ja ebanormaalse konfiguratsiooni või kujuga.

Väga vähe on teada selle 3D-struktuurist, kuid on teada, et sellel on vähe spiraalseid kujundeid ja rohkem lamedaid ahelaid või betase. Isovormi muutus on tuntud kui prioonhaiguste põhiline sündmus.

Funktsioonid

Rakulised prioonvalgud [Prp (C)] asuvad paljude erinevate organite ja kudede rakupinnal. Väga vähe on teada prioonide füsioloogilistest funktsioonidest organismis. Samas näitavad hiirtel tehtud kogemused võimalikke funktsioone, näiteks:

Metabotroopsete glutamaadi retseptoritega

On näidatud, et PrP (C) toimib glutamaadi retseptoritega (ionotroopne ja metabotroopne). PrP (C) osaleb Aβ peptiidi sünaptotoksiliste oligomeeride retseptorina rakupinnal.

Embrüonaalses arengus

Murinae perekonna hiirtel on leitud, et PrP (C) prioonvalke ekspresseeritakse embrüonaalses arengus mõni päev pärast implanteerimist..

See näitab, et neil on nende väikeste imetajate arendamisel osa. Teadlaste sõnul on roll neuritogeneesi reguleerimisel (neuronite aksonite ja dendriitide tootmine).

Nad toimivad ka aksonite kasvu suhtes. Need prioonvalgud osalevad isegi väikeaju ahela arendamises. Seetõttu arvatakse, et nende prioonide PrP (C) puudumine viib näriliste motoorse arengu viivitamiseni.

Neuroprotektor

PrP (C) üleekspressiooni geenide orientatsiooni uuringutes leiti, et nende prioonide puudumine põhjustab probleeme mõnede ajuosade verevarustusega (äge ajuisheemia)..

See tähendab, et prioonvalgud töötavad neuroprotektoritena. Lisaks on näidatud, et PrP (C) üleekspressioon võib vähendada või parandada isheemia põhjustatud kahjustusi.

Perifeerne närvisüsteem

Hiljuti avastati Prp (C) füsioloogiline funktsioon perifeerse müeliini säilitamisel.

Laboriuuringu käigus avastati, et prioonvalgu puudumisel tekkisid laboratoorsed hiired närvipuudulikkust, mis liigutas informatsiooni aju ja seljaaju poolt, mida nimetatakse perifeerseks neuropaatiaks..

Rakkude surm

On valke, mis sarnanevad prioonidega, ja need asuvad keha teistes osades kui aju.

Selliste valkude funktsioon on rakusurma algatamine, reguleerimine ja / või kontrollimine, kui organismi ründatakse (näiteks virionide poolt), vältides seega patogeeni levikut..

Nende valkude omapärane funktsioon toob teadlased mõtlema nakkusevastaste prioonide võimaliku tähtsuse üle võitluses patogeenide vastu.

Pikaajaline mälu

Uuring, mis viidi läbi Ameerika Ühendriikide Missouri Stowers Institute'is. näidanud, et PrP prioonidel võib olla oluline roll pikaajalise mälu säilitamisel.

Uuring näitas, et teatud prioonvalke saab reguleerida pikaajalise mälu füsioloogiliste funktsioonide säilitamiseks.

Tüvirakkude uuenemine

Vereproovi tüvirakkudes ekspresseeritud prioonvalkude uurimine näitas, et kõik need tüvirakud (hematopoeetilised) ekspresseerivad oma rakumembraanis prioonvalke. Seega arvatakse, et nad osalevad rakkude uuendamise keerulises ja väga olulises protsessis.

Prioonide põhjustatud haigused

Prioonide päritolu patoloogiad on tunnistatud progresseeruvateks degeneratiivseteks ajukahjustusteks. Nad võivad rünnata veiseid, hirve, karibu, lambaid ja isegi inimesi.

Need haigused on tingitud PrP (C) valkude struktuuri muutumisest ja nende spetsiifilised funktsioonid on täna veel ebakindlad. Prioni patoloogiad võivad tekkida ilma teadaoleva põhjuseta. Neil võib olla pärilik geneetiline päritolu ja neid võib edastada ka nakkuslikul viisil.

Prioonid põhjustavad perekondlikke, sporaadilisi ja nakkushaigusi. Perekonna prioonhaigused on pärilikud. Sporaadilised patoloogiad on kõige levinumad ja esinevad ilma teadaolevate põhjusteta.

Nakkushaigusi peetakse haruldasteks, need on ülekantavad läbi inimese, loomade, loomade ja loomade vahel ning vastupidi. Põhjused on mitmekordsed ja ulatuvad saastunud liha tarbimisest, kannibalismist, transfusioonidest, saastunud kirurgiliste seadmete manipuleerimisest..

Kõige tavalisemad prioonhaigused on:

Creutzfeldt-Jakobi tõbi (CJD)

Inimeste seas peetakse kõige levinumaks prioonhaiguseks kosmopoliitilist patoloogiat, st globaalset levikut. See võib esineda pärilikus (perekondlikus), juhuslikus või nakkuslikul viisil.

Patsientidel on sellised sümptomid nagu dementsus, tõmblev või ootamatu tahtmatu liigutamine ja kesknärvisüsteemi puudused.

Sõltuvalt haiguse ravist ja vormist võib surm tekkida 4 kuni 2 aastat pärast haiguse omandamist. Diagnoosi on raske teha, seda tehakse tavaliselt post morten, lahkamise ajal.

Gerstmann-Sträussler-Scheinkeri tõbi

See on päriliku või autosomaalse domineeriva nakkusliku entsefalopaatia prioonide poolt põhjustatud haigus. Haigus avaldub 40–60-aastastel inimestel.

Need inimesed väljendavad probleeme sõnade (düsartria), tõmblevate või ootamatute tahtmatute liikumiste sõnastamisel, olles sageli agressiivsed.

Ajutine degeneratsioon koos ebastabiilse kõndimisega. Muude sümptomite hulgas on ka võimalik jälgida hüporefleksiat, kurtust, pilgu paralüüsi, dementsust. Oodatav eluiga on umbes 5 aastat või veidi kauem.

Prionopaatia, millel on muutuv tundlikkus proteaasi suhtes

See on väga haruldane haigus, nii et selle esinemissagedus on 2 kuni 3 juhtu 100 miljoni elaniku kohta. Patoloogia on sarnane Gerstmann-Sträussler-Scheinkeri tõvega.

Valgu kliinilised ilmingud viitavad madalale resistentsusele proteaaside suhtes, mõned on rohkem ja teised vähem tundlikud nende ensüümide suhtes.

Patsientide sümptomid on: kõne- ja kognitiivse halvenemise probleemid, neuronite kadumine piirkonnas, kus aju kontrollib liigutusi ja teostab lihaste koordineerimist.

Haigus on sagedane kolmandas vanuses (70 aastat) patsientidel ja hinnanguline eluiga, mis on nakatunud, on umbes 20 kuud.

Surmav unetus

See on pärilik või perekondlik haigus, see võib esineda ka juhuslikult. On teada, et haigus on tingitud pärilikust või autosoomist domineerivast mutatsioonist.

Patsientidel esineb selliseid sümptomeid nagu kumulatiivsed une- ja unehäired, dementsus, kognitiivne halvenemine, isegi hüpertensiooni, tahhükardia, hüperhüdroosi ja teised probleemid..

Vanus, mil see mõjutab, on üsna lai, kuna see ulatub 23 kuni 73 aastani, kuid keskmine vanus on 40 aastat. Elu aeg nakatunud on veidi üle 6 aasta.

Kuru

Seda prioonhaigust on avastatud ainult Paapua Uus-Guinea elanikel. See on kannibalismiga seotud haigus ja surnute leinamise rituaali kultuuritraditsioon, kus need inimesed söövad entsefaloni või inimliha.

Inimesed, kes kannavad haigust üldiselt, ilmutavad kontrollimatut ja tahtmatut liikumist keha erinevates osades.

Neil on värinad, liikumise kontrolli kadumine ja lihaskoordineerimise kadumine. Oodatav eluiga nakatunud inimestel on kaks aastat.

Loomade haigused

Loomade prioonide tekitatud patoloogiate hulgas on veiste spongioosne entsefalopaatia. See haigus kahjustas Euroopas, rahvatervist, loomade tervist ja mõjutatud riikide majandust.

Muud loomahaigused on skreipi, transmissiivse naaritsa entsefalopaatia, krooniline hukkumishaigus (hirvedes) ja kasside spongioosne entsefalopaatia..

Need haigused nagu inimestel esinevad haigused puuduvad tõhusalt, nii et ennetamine on oluline eelkõige pärast nakatunud lehmade liha tarbimise tagajärjel tekkinud inimeste nakatumist..

Ravi

Praeguseks ei ole teada prioonhaiguste ravi. Ravi on sümptomaatiline. Patsientidel soovitatakse kavandada palliatiivset ravi ning geneetiline analüüs ja soovitamine pereliikmetele.

Prioonhaigustega patsientidel, nagu viirusevastased, kasvajavastased, ravimid selliste haiguste raviks nagu Parkinsoni tõbi, immunosupressiooni ravi, antibiootikumid, seenevastased ravimid, isegi antidepressandid, on testitud mitmesuguseid ravimeid..

Praegu ei ole siiski tõendeid selle kohta, et mõned neist vähendaksid sümptomeid või parandaksid patsientide ellujäämist.

Ennetamine

Prioonid on resistentsed erinevate füüsikaliste ja keemiliste muutuste suhtes. Saastunud kirurgiliste instrumentidega patsientide saastumise vältimiseks kasutatakse siiski erinevaid meetodeid.

Kõige sagedamini kasutatavate meetodite kohaselt on seadmed steriliseeritud autoklaavis temperatuuril 132 ° C üks tund ja seejärel sukeldatakse instrumendid naatriumhüdroksiidis vähemalt üks tund..

Teisest küljest on Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) välja töötanud meetmed prioonhaiguste leviku tõkestamiseks. See organisatsioon kehtestab normid keelatud või potentsiaalselt riskantsete kudede, näiteks silmade, aju, soole, mandlite ja seljaaju haldamiseks..

Viited

  1. Prion, nakkusetekitaja. Taastati britannica.com.
  2. Mis on prioon? Taastati teaduslikult.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan 2003. Prioonid - valgulised nakkuslikud osakesed. Journal, kliinilise meditsiini akadeemia.
  4. Prion. Välja otsitud aadressilt 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-heeliksite muundamine beeta-lehtedeks on skreipi prioonvalkude moodustamisel. Ameerika Ühendriikide Riikliku Teaduste Akadeemia toimingud.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Rakulise prioonvalgu bioloogiline funktsioon: värskendus. BCM Bioloogia.
  7. C.C. Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionvalku ekspresseeritakse pikaajalises repopuleerivates vereloome tüvirakkudes ja see on oluline nende eneseabi taastumiseks. Ameerika Ühendriikide Riikliku Teaduste Akadeemia toimingud.
  8. Prioonide (transmissiivsete spongioossete entsefalopaatiate) poolt põhjustatud haiguste läbivaatamine Välja otsitud andmebaasist msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionüümid: prioonide entsefalopaatiad. Perearst. SEMERGEN.