Χαρακτηριστικά πρίονες, δομή, λειτουργίες, ασθένειες

Το priones είναι πρωτεΐνες χωρίς γονιδίωμα ή νουκλεϊκά οξέα που δρουν ως μολυσματικοί παράγοντες. Ο όρος "πρίον" σημαίνει πρωτεϊνούχο μολυσματικό σωματίδιο (από τα αγγλικά πρωτεϊνούχα μολυσματικά σωματίδια), και δημιουργήθηκε από τον νευρολόγο και νικητή του βραβείου Νόμπελ, Stanley B. Prusiner.

Το 1982, Prusiner και οι συνεργάτες του ταυτοποίησαν ένα μολυσματικό σωματίδιο πρωτεΐνη, ενώ μελετώντας τις αιτίες των ασθενειών Creutzfeldt-Jakob (ανθρώπινη) και σπογγώδους εγκεφαλοπάθειας των βοοειδών.

Αυτοί οι σπάνιοι μολυσματικοί παράγοντες βρίσκονται στη μεμβράνη των φυσιολογικών κυττάρων, μόνο ως λανθασμένα πτυχωτές πρωτεΐνες και / ή με ανώμαλη τρισδιάστατη δομή. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι υπεύθυνες για πολλαπλές εκφυλιστικές ασθένειες και πολύ υψηλή θνησιμότητα που επηρεάζουν τους νευρικούς ιστούς και τη δομή του εγκεφάλου.

Ονομάζονται επίσης ασθένειες prion. Μεταξύ των σημαντικότερων που επηρεάζουν τους ανθρώπους είναι η κούρου, η νόσος Gerstmann-Sträussler-Scheinker, το σύνδρομο Creutzfeldt-Jakob και η θανατηφόρα οικογενειακή αϋπνία..

Ευρετήριο

• 1 Γενικά χαρακτηριστικά
• 2 Δομές
  • 2.1 PrP (C)
  • 2.2 PrP (Sc)
• 3 Λειτουργίες
  • 3.1 Με τους μεταβοτροπικούς υποδοχείς γλουταμινικού
  • 3.2 Στην εμβρυϊκή ανάπτυξη
  • 3.3 Νευροπροστατευτικό
  • 3.4 Περιφερικό νευρικό σύστημα
  • 3.5 Θάνατος κυττάρων
  • 3.6 Μακροπρόθεσμη μνήμη
  • 3.7 Ανανέωση βλαστικών κυττάρων
• 4 Ασθένειες που προκαλούνται από πριόνια
  • 4.1 Νόσος Creutzfeldt-Jakob (CJD)
  • 4.2 Ασθένεια Gerstmann-Sträussler-Scheinker
  • 4.3 Prionopathy με μεταβλητή ευαισθησία στην πρωτεάση
  • 4.4 Θανατηφόρα αϋπνία
  • 4.5 Kuru
  • 4.6 Ασθένειες στα ζώα
• 5 Θεραπείες
• 6 Πρόληψη
• 7 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Prions είναι πρωτεϊνικές δομές που υπάρχουν στις κυτταρικές μεμβράνες. Αυτές οι πρωτεΐνες έχουν αλλοιωμένο σχήμα ή διαμόρφωση [PrP (Sc)].

Όσον αφορά τον πολλαπλασιασμό του, επιτυγχάνεται με τη μετατροπή των μορφών, όπως συμβαίνει στην περίπτωση της νόσου της τρομώδους νόσου. Σε αυτήν την ασθένεια, τα πρίονες προσλαμβάνουν PrP (C) (πρωτεΐνες πριόν χωρίς διαταραγμένη διαμόρφωση) για να διεγείρουν τη μετατροπή στην ισομορφή PrP (Sc).

Αυτό δημιουργεί μια αλυσιδωτή αντίδραση που διαδίδει το μολυσματικό υλικό και συνεπώς επιτρέπει την άρδευση της νόσου. Εξακολουθεί να είναι άγνωστο πώς συμβαίνει αυτή η διαδικασία μετατροπής.

Αυτές οι ασυνήθιστες πρωτεΐνες ικανές να πολλαπλασιαστούν, δεν παρουσιάζουν νουκλεϊνικά οξέα. Απόδειξη αυτού είναι ότι είναι ανθεκτικά στις ακτίνες Χ και την υπεριώδη ακτινοβολία. Αυτοί οι παράγοντες καταστρέφουν εύκολα τα νουκλεϊκά οξέα.

Οι πρωτεΐνες πριόν, από τις οποίες αποτελούνται τα πριόνια (PrP), βρίσκονται σε ολόκληρο το σώμα, όχι μόνο από τους ανθρώπους αλλά από άλλα υγιή σπονδυλωτά. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι γενικά ανθεκτικές σε πρωτεάσες (ένζυμα που καταλύουν πρωτεΐνες).

Πολύ λίγα είναι γνωστά για τη χρησιμότητα των πρωτεϊνών prion PrP (C), της κανονικής μορφής της μη μολυσματικής πρωτεΐνης στο ανθρώπινο σώμα.

Ωστόσο, ορισμένοι ερευνητές έχουν δείξει ότι, σε ποντικούς, αυτές οι πρωτεΐνες ενεργοποιούν την αποκατάσταση μυελίνης σε κύτταρα του περιφερικού νευρικού συστήματος. Έχει επίσης αποδειχθεί ότι η απουσία αυτών προκαλεί την απομυελίνωση τέτοιων νευρικών κυττάρων.

Δομές

Η γνώση που έχουμε για τη δομή των πριόνων έγκειται κυρίως στην έρευνα που διεξάγεται για το βακτήριο Escherichia coli.

Οι μελέτες δείχνουν ότι τα πολυπεπτίδια γεγονότα αλυσίδα PrP (C) (κανονικό) και PrP (Sc) (λοιμώδη) είναι πανομοιότυπα σε σύνθεση αμινοξέων, αλλά διαφέρουν στην 3D διάπλαση και την αναδίπλωση αυτών.

PrP (C)

Αυτά τα μη μολυσματικά πριόνια έχουν, στον άνθρωπο, 209 αμινοξέα. Έχουν δισουλφιδικό δεσμό. Η δομή του είναι αλφα-ελικοειδής, που σημαίνει ότι έχει σπειροειδή αμινοξέα (άλφα έλικες) και λίγες επίπεδες αλυσίδες αμινοξέων (βήτα φύλλα).

Αυτή η πρωτεΐνη δεν μπορεί να διαχωριστεί με φυγοκέντρηση, πράγμα που σημαίνει ότι δεν είναι ιζηματοποιήσιμο. Διαχέεται εύκολα από την πρωτεάση σερίνης ευρείας φάσης που ονομάζεται πρωτεϊνάση Κ.

PrP (Sc)

Πρόκειται για μολυσματική πρωτεΐνη που μετασχηματίζει PrP (C) σε μολυσματικές ισομορφές PrP (Sc) και με μη φυσιολογική διαμόρφωση ή σχήμα.

Πολύ λίγα είναι γνωστά για την δομή του 3D, ωστόσο είναι γνωστό ότι έχει λίγα ελικοειδή σχήματα και πιο επίπεδες έλικες ή βήτα. Η αλλαγή στην ισομορφή είναι αυτό που είναι γνωστό ως το θεμελιώδες γεγονός των νόσων prion.

Λειτουργίες

Οι κυτταρικές πρωτεΐνες πριόν [Prp (C)] εντοπίζονται στην κυτταρική επιφάνεια μιας ευρείας ποικιλίας οργάνων και ιστών. Πολύ λίγα είναι γνωστά για τις φυσιολογικές λειτουργίες των πριόνων στον οργανισμό. Ωστόσο, οι εμπειρίες που έγιναν σε ποντίκια υποδεικνύουν πιθανές λειτουργίες, όπως:

Με μεταβοτροπικούς υποδοχείς γλουταμινικού

Έχει αποδειχθεί ότι PrP (C), δρουν με υποδοχείς γλουταμινικού (ιονοτροπικό και μεταβοτροπικό). Το PrP (C) συμμετέχει ως υποδοχέας για τα συναπτοτοξικά ολιγομερή του Αβ πεπτιδίου στην κυτταρική επιφάνεια.

Στην εμβρυϊκή ανάπτυξη

Σε ποντικούς της οικογένειας Murinae, ανακαλύφθηκε ότι οι πρωτεΐνες πρίον PrP (C) εκφράζονται λίγες ημέρες μετά την εμφύτευση, στην εμβρυϊκή ανάπτυξη.

Αυτό δείχνει ότι παίζουν ρόλο κατά την ανάπτυξη αυτών των μικρών θηλαστικών. Ρόλος που σύμφωνα με τους ερευνητές σχετίζεται με τη ρύθμιση της νευριτογένεσης (παραγωγή αξόνων και δενδριτών των νευρώνων).

Ενεργούν επίσης στην ανάπτυξη των αξόνων. Αυτές οι πρωτεΐνες πριόν εμπλέκονται ακόμη και στην ανάπτυξη του παρεγκεφαλιδικού κυκλώματος. Λόγω αυτού, πιστεύεται ότι η απουσία αυτών των πριόνων PrP (C) οδηγεί σε καθυστέρηση στην ανάπτυξη κινητήρων των τρωκτικών.

Νευροπροστατευτικό

Σε μελέτες σχετικά με την υπερέκφραση του PrP (C) από τον προσανατολισμό των γονιδίων, διαπιστώθηκε ότι η απουσία αυτών των πριόνων προκαλεί προβλήματα με την παροχή αίματος σε ορισμένα μέρη του εγκεφάλου (οξεία εγκεφαλική ισχαιμία).

Αυτό σημαίνει ότι οι πρωτεΐνες πριόν λειτουργούν ως νευροπροστατευτικά. Επιπλέον, έχει αποδειχθεί ότι η υπερέκφραση του PrP (C) μπορεί να μειώσει ή να βελτιώσει τις βλάβες που προκαλούνται από την ισχαιμία.

Περιφερικό νευρικό σύστημα

Η φυσιολογική λειτουργία του Prp (C) στη συντήρηση της περιφερικής μυελίνης ανακαλύφθηκε πρόσφατα.

Σε μια εργαστηριακή μελέτη διαπιστώθηκε ότι εν απουσία πρωτεΐνης πριόν, εργαστηριακά ποντίκια ανέπτυξαν ελλείψεις νεύρα που μεταφέρουν πληροφορίες από τον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό, σε αυτό που ονομάζεται μια περιφερική νευροπάθεια.

Κυτταρικός θάνατος

Υπάρχουν κάποιες πρωτεΐνες που είναι παρόμοιες με πριόνια, και αυτές βρίσκονται σε άλλα μέρη του σώματος από τον εγκέφαλο.

Οι λειτουργίες αυτών των πρωτεϊνών είναι η έναρξη, η ρύθμιση και / ή ο έλεγχος κυτταρικού θανάτου, όταν ο οργανισμός επιτίθεται (π.χ. με βιριόνια), εμποδίζοντας έτσι την εξάπλωση του παθογόνου.

Αυτή η ιδιότυπη λειτουργία αυτών των πρωτεϊνών οδηγεί τους ερευνητές να σκεφτούν την πιθανή σημασία των μη μολυσματικών πριόνων στην καταπολέμηση των παθογόνων παραγόντων.

Μακροπρόθεσμη μνήμη

Μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε στο Ινστιτούτο Stowers, στο Μιζούρι των ΗΠΑ. έδειξε ότι τα PrP prions μπορεί να έχουν κάποιο ρόλο στη διατήρηση της μακροχρόνιας μνήμης.

Η μελέτη αποκάλυψε ότι ορισμένες πρωτεΐνες prion μπορούν να ελεγχθούν για να λειτουργήσουν για τη διατήρηση των φυσιολογικών λειτουργιών της μακροχρόνιας μνήμης.

Ανανέωση βλαστικών κυττάρων

Μια έρευνα σχετικά με πρωτεΐνες πριόν που εκφράζονται σε βλαστοκύτταρα του ιστού του αίματος, αποκάλυψε ότι όλα αυτά τα βλαστοκύτταρα (αιματοποιητικά) εκφράζουν πρωτεΐνες πρίον στην κυτταρική τους μεμβράνη. Έτσι πιστεύεται ότι συμμετέχουν στη σύνθετη και πολύ σημαντική διαδικασία της κυτταρικής ανανέωσης.

Ασθένειες που προκαλούνται από πριόνια

Οι παθολογίες προέλευσης πρίον αναγνωρίζονται ως προοδευτικές εκφυλιστικές εγκεφαλικές διαταραχές. Μπορούν να επιτεθούν βοοειδή, ελάφια, caribou, πρόβατα και ακόμη και ανθρώπους.

Αυτές οι ασθένειες προκαλούνται από μια μεταβολή στη δομή των πρωτεϊνών PrP (C) και των οποίων οι ειδικές λειτουργίες είναι ακόμα αβέβαιες σήμερα. Οι παθολογίες Prion μπορούν να προκύψουν χωρίς μια γνωστή αιτία. Μπορούν να έχουν μια κληρονομική γενετική προέλευση και μπορούν επίσης να μεταδοθούν με μολυσματικό-μεταδοτικό τρόπο.

Τα πρίονες προκαλούν οικογενειακά, σποραδικά και μεταδοτικά νοσήματα. Οικογενειακές ασθένειες prion είναι αυτές που είναι κληρονομικές. Οι σποραδικές παθολογίες είναι οι πιο συχνές και συμβαίνουν χωρίς γνωστές αιτίες.

Οι μεταδοτικές νόσοι θεωρούνται σπάνιες, μεταδίδονται μέσω της μετάδοσης από άτομο σε άνθρωπο, από ζώο σε ζώο, από πρόσωπο σε ζώο και αντίστροφα. Οι αιτίες είναι πολλαπλές και κυμαίνονται από μολυσμένη κατανάλωση κρέατος, κανιβαλισμός, μεταγγίσεις, χειρισμό μολυσμένου χειρουργικού εξοπλισμού.

Οι πιο κοινές ασθένειες prion είναι:

Η νόσος Creutzfeldt-Jakob (CJD)

Θεωρείται η πιο κοινή ασθένεια πρίοντος μεταξύ των ανθρώπων, είναι μια κοσμοπολίτικη παθολογία, δηλαδή, της παγκόσμιας διανομής. Μπορεί να εμφανιστεί σε κληρονομικό (οικογενειακό), σποραδικό ή μολυσματικό τρόπο.

Οι ασθενείς παρουσιάζουν συμπτώματα όπως άνοια, αιμορραγία ή απότομες ακούσιες κινήσεις και ανεπάρκειες του κεντρικού νευρικού συστήματος.

Ανάλογα με τη θεραπεία και τη μορφή της νόσου, ο θάνατος μπορεί να εμφανιστεί μεταξύ 4 μηνών και 2 ετών μετά την απόκτηση της νόσου. Η διάγνωση είναι δύσκολο να γίνει, συνήθως γίνεται μετά το θάνατο, κατά τη διάρκεια της αυτοψίας.

Ασθένεια Gerstmann-Sträussler-Scheinker

Πρόκειται για ασθένεια που προκαλείται από πριόνια σε μια κληρονομική ή αυτοσωματική κυρίαρχη μολυσματική εγκεφαλική διαδικασία. Η ασθένεια εκδηλώνεται σε ανθρώπους ηλικίας 40 έως 60 ετών.

Αυτοί οι άνθρωποι εκδηλώνουν προβλήματα στην αρθρική λέξη (δυσαρθρία), στο τράνταγμα ή σε ξαφνικές ακούσιες κινήσεις, με συχνή επιθετικότητα.

Εγκεφαλική εκφύλιση συνοδευόμενη από ασταθή βάδισμα. Είναι επίσης δυνατό να παρατηρηθεί η υποαναφυλακτικότητα, η κώφωση, η παράλυση του βλέμματος, η άνοια, μεταξύ άλλων συμπτωμάτων. Το προσδόκιμο ζωής είναι περίπου 5 έτη ή λίγο περισσότερο.

Prionopathy με μεταβλητή ευαισθησία στην πρωτεάση

Πρόκειται για μια πολύ σπάνια ασθένεια, στο βαθμό που η έκτασή της είναι 2 έως 3 περιπτώσεις ανά 100 εκατομμύρια κατοίκους. Η παθολογία είναι παρόμοια με τη νόσο Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

Οι κλινικές εκδηλώσεις της πρωτεΐνης δείχνουν χαμηλή αντίσταση σε πρωτεάσες, μερικές είναι περισσότερες και άλλες λιγότερο ευαίσθητες σε αυτά τα ένζυμα.

Τα συμπτώματα που παρουσιάζουν οι ασθενείς είναι: προβλήματα με την ομιλία και τη γνωστική επιδείνωση, απώλεια νευρώνων στην περιοχή όπου ο εγκέφαλος ελέγχει τις κινήσεις και εκτελεί συντονισμό των μυών.

Η ασθένεια είναι συχνή σε ασθενείς της τρίτης ηλικίας (70 ετών) και ο εκτιμώμενος χρόνος ζωής μετά τη μόλυνση είναι περίπου 20 μήνες.

Θανατηφόρα αϋπνία

Πρόκειται για κληρονομική ή οικογενειακή νόσο, μπορεί επίσης να εμφανιστεί σποραδικά. Είναι γνωστό ότι η ασθένεια οφείλεται σε κληρονομική ή αυτοσωματική κυρίαρχη μετάλλαξη.

Οι ασθενείς εμφανίζουν συμπτώματα όπως σωρευτικά προβλήματα για ύπνο και διατήρηση ύπνου, άνοια, γνωστική αλλοίωση, ακόμη και προβλήματα υπέρτασης, ταχυκαρδία, υπερίδρωση και άλλα.

Η ηλικία στην οποία επηρεάζεται είναι αρκετά ευρεία, καθώς κυμαίνεται μεταξύ 23 και 73 ετών, ωστόσο η μέση ηλικία είναι 40 χρόνια. Ο χρόνος ζωής που έχει μολυνθεί είναι μόλις πάνω από 6 χρόνια.

Κούρου

Αυτή η ασθένεια prion έχει ανιχνευθεί μόνο σε κατοίκους της Παπούα Νέας Γουινέας. Πρόκειται για μια ασθένεια που σχετίζεται με τον κανιβαλισμό και την πολιτιστική παράδοση της τελετουργίας του πένθους για τους νεκρούς, όπου αυτοί οι άνθρωποι τρώνε εγκέφαλο ή ανθρώπινη σάρκα.

Οι άνθρωποι που μεταφέρουν την ασθένεια, γενικά, εκδηλώνουν ανεξέλεγκτες και ακούσιες κινήσεις σε διάφορα μέρη του σώματος.

Έχουν τρόμο, απώλεια ελέγχου της κίνησης και απώλεια συντονισμού των μυών. Το προσδόκιμο ζωής στα μολυσμένα άτομα είναι δύο χρόνια.

Ασθένειες στα ζώα

Μεταξύ των παθολογιών που προκαλούνται από τα πριόνια στα ζώα είναι η σπογγώδης εγκεφαλοπάθεια των βοοειδών. Η ασθένεια αυτή προκάλεσε χάος στην Ευρώπη, τη δημόσια υγεία, την υγεία των ζώων και την οικονομία των πληγεισών χωρών.

Άλλες ασθένειες σε ζώα είναι η τρομώδης νόσος, μεταδοτικής σπογγώδους μινκ, χρόνια εξασθενητική νόσο (ελάφια in) και σπογγώδη εγκεφαλοπάθεια των αιλουροειδών.

Αυτές οι ασθένειες, όπως αυτές που παρουσιάζονται στον άνθρωπο, στερούνται αποτελεσματικής θεραπείας, έτσι ώστε η πρόληψη είναι απαραίτητη, ιδίως μετά από ανθρώπινες μολύνσεις που έχουν προκύψει ως αποτέλεσμα της κατανάλωσης κρέατος από μολυσμένες αγελάδες..

Θεραπείες

Μέχρι σήμερα δεν υπάρχει γνωστή θεραπεία για ασθένειες prion. Η θεραπεία είναι συμπτωματική. Οι ασθενείς συμβουλεύονται να σχεδιάζουν την παρηγορητική φροντίδα και η γενετική ανάλυση και συμβουλευτική συνιστάται για τα μέλη της οικογένειας.

Έχει δοκιμαστεί μια ποικιλία φαρμάκων σε ασθενείς με ασθένειες πρίον, όπως η αντι-ιική, κατά των όγκων, φάρμακα για ασθένειες όπως Parkinson, θεραπείες ανοσοκαταστολή, αντιβιοτικά, αντιμυκητιακά, αντικαταθλιπτικά ακόμα.

Ωστόσο, δεν υπάρχουν επί του παρόντος στοιχεία που να δείχνουν ότι μερικά από αυτά μειώνουν τα συμπτώματα ή βελτιώνουν την επιβίωση των ασθενών.

Πρόληψη

Τα prions είναι ανθεκτικά σε μια ποικιλία φυσικών και χημικών αλλαγών. Ωστόσο, χρησιμοποιούνται διαφορετικές τεχνικές για την πρόληψη της μόλυνσης των ασθενών με μολυσμένα χειρουργικά εργαλεία.

Μεταξύ των πλέον χρησιμοποιούμενων τεχνικών είναι η αποστείρωση του εξοπλισμού σε αυτόκλειστο στους 132 ° C για μία ώρα και στη συνέχεια η βύθιση των οργάνων σε υδροξείδιο του νατρίου για τουλάχιστον μία ακόμη ώρα.

Από την άλλη πλευρά, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) έχει αναπτύξει μέτρα για την πρόληψη της εξάπλωσης των νόσων prion. Αυτή η οργάνωση θεσπίζει κανόνες για τη διαχείριση απαγορευμένων ή δυνητικά επικίνδυνων ιστών όπως: τα μάτια, ο εγκέφαλος, το έντερο, οι αμυγδαλές και ο νωτιαίος μυελός..

Αναφορές

1. Prion, μολυσματικό παράγοντα. Ανάκτηση από britannica.com.
2. Τι είναι το Prion; Ανάκτηση από scientificamerican.com.
3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan 2003. Prions - Πρωτεϊνούχα Μολυσματικά Σωματίδια. Εφημερίδα, Ινδική Ακαδημία Κλινικής Ιατρικής.
4. Prion. Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org
5. Κ.Μ. Pan, Μ. Baldwin, J. Nguyen, Μ. Gasset, Α. Serban, D. Groth, Ι. Mehlhorn, Ζ. Huang, R.J. Fletterick, F.E. Cohen (1993). Η μετατροπή των αλφα-ελίκων σε βήτα-φύλλα χαρακτηριστικά στο σχηματισμό των πρωτεϊνών prion της τρομώδους νόσου. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής.
6. M.-A. Wulf, Α. Senatore & Α. Aguzzic (2017). Η βιολογική λειτουργία της κυτταρικής πρωτεΐνης πριόν: μια ενημέρωση. BCM Biology.
7. C.C. Zhang, Α.ϋ. Steele, S. Lindquist, Η.Ρ. Lodish (2006). Η πρωτεΐνη Prion εκφράζεται σε μακροχρόνια επαναπληθωριστικά αιματοποιητικά βλαστικά κύτταρα και είναι σημαντική για την αυτοανανέωσή τους. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής.
8. Ανασκόπηση ασθενειών που παράγονται από prions (μεταδοτικές σπογγώδεις εγκεφαλοπάθειες) Ανακτήθηκε από msdmanuals.com.
9. Ε. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, Α. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prion εγκεφαλοπάθειες. Οικογενειακή Ιατρική. SEMERGEN.