PRIONER: KJENNETEGN, STRUKTUR, FUNKSJONER, SYKDOMMER - BIOLOGI - 2026

De prioner er proteiner uten nukleinsyre genom eller som virker som smittestoffer. Begrepet "prion" betyr proteinholdig smittsom partikkel (fra engelske Proteinaceous Infectious Particles), og ble myntet av nevrologen og nobelprisvinneren, Stanley B. Prusiner.

I 1982 identifiserte Prusiner og kollegene en smittsom proteinpartikkel mens de studerte årsakene til Creutzfeldt-Jakobs sykdommer (hos mennesker) og bovin spongiform encefalopati.

Rester av bovint prionprotein. Tatt og redigert fra: 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. og RCSB, via Wikimedia Commons

Disse sjeldne smittestoffene finnes i membranen til normale celler, bare som feilfoldede proteiner og / eller med en unormal tredimensjonal struktur. Disse proteinene er ansvarlige for flere degenerative sykdommer og veldig høy dødelighet som påvirker nevrale vev og strukturen i hjernen.

De kalles også prionsykdommer. Blant de viktigste som påvirker mennesker har vi kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker sykdom, Creutzfeldt-Jakob syndrom og dødelig familiær søvnløshet.

Generelle egenskaper

Prioner er proteinstrukturer som er til stede i cellemembraner. Disse proteinene har en endret form eller konformasjon.

Når det gjelder multiplisering, oppnås det gjennom konvertering av former, som for skrapiesykdom. I denne sykdommen rekrutterer prioner PrP (C) (prionproteiner med uendret konformasjon) for å stimulere omdannelse til PrP (Sc) isoform.

Dette genererer en kjedereaksjon som sprer det smittsomme materialet og derfor tillater vanning av sykdommen. Hvordan denne konverteringsprosessen skjer, er fortsatt ukjent.

Disse uvanlige proteinene som er i stand til å spre seg, har ikke nukleinsyrer. Bevis for dette er at de er motstandsdyktige mot røntgenstråler og ultrafiolett stråling. Disse midlene bryter lett ned nukleinsyrer.

Prionproteiner, hvorav prioner (PrP) er sammensatt, finnes i hele kroppen, ikke bare hos mennesker, men i andre sunne virveldyr. Disse proteinene er generelt resistente mot proteaser (enzymer som katalyserer proteiner).

Svært lite er kjent om nytten av PrP (C) prionproteiner, den normale formen for det ikke-smittsomme proteinet i menneskekroppen.

Noen forskere har imidlertid lyktes i å vise at disse musene aktiverer myelinreparasjon i mus i det perifere nervesystemet hos mus. Fraværet av disse har også vist seg å forårsake demyelinisering av slike nerveceller.

strukturer

Kunnskapen om prionsstruktur ligger hovedsakelig i undersøkelsene som ble utført i bakterien Escherichia coli.

Studier har vist at polypeptidene i kjeden PrP (C) (normal) og PrP (Sc) (smittsomme) er identiske i sammensetningen av aminosyrer, men avviker i 3D-konformasjon og folding.

PrP (C)

Disse ikke-smittsomme prionene har 209 aminosyrer hos mennesker. De har en disulfidbinding. Strukturen er alfa-helisk, noe som betyr at den har spiralformede aminosyrer (alfa-helix) og få flate tråder av aminosyrer (beta-ark).

Dette proteinet kan ikke skilles ut ved sentrifugering, noe som innebærer at det ikke er sedimenterbart. Det blir lett fordøyd av bredspektret serinprotease som kalles proteinase K.

PrP (Sc)

Det er et smittsomt protein som omdanner PrP (C) til smittsomme PrP (Sc) isoformer og med en unormal konfigurasjon eller form.

Svært lite er kjent om 3D-strukturen, men det er kjent at den har få spiralformer og mer flate tråder eller beta-ark. Skiftet til isoformen er det som er kjent som den sentrale hendelsen av prionsykdommer.

Egenskaper

Cellulære prionproteiner er lokalisert på celleoverflaten til et bredt utvalg av organer og vev. Svært lite er kjent om de fysiologiske funksjonene til prioner i kroppen. Likevel, eksperimenter utført på mus indikerer mulige funksjoner, for eksempel:

Med metabotropiske glutamatreseptorer

Det er vist at PrP (C) virker med glutamatreseptorer (ionotropisk og metabotropisk). PrP (C) deltar som reseptor for synaptotoksiske oligomerer i celleoverflatens P-peptid.

I embryonal utvikling

Hos mus av Murinae-familien har prionproteinene PrP (C) blitt funnet å uttrykkes i løpet av noen dager etter implantasjon, i embryonal utvikling.

Dette indikerer at de spiller en rolle under utviklingen av disse små pattedyrene. Rollen som i følge forskerne er relatert til regulering av nevrotogenese (produksjon av aksoner og dendritter av nevroner).

De virker også på aksonal vekst. Disse prionproteinene er til og med involvert i utviklingen av den lille hjernen. På grunn av dette antas det at fraværet av disse PrP (C) -prionene fører til en forsinkelse i motorisk utvikling av gnagere.

neuroprotective

I studier på overekspresjon av PrP (C) ved genorientering, ble det funnet at fraværet av disse prionene forårsaker problemer med blodtilførselen noen steder i hjernen (akutt cerebral iskemi).

Dette betyr at prionproteiner fungerer som nevrobeskyttere. I tillegg er det vist at overuttrykk av PrP (C) kan redusere eller forbedre skader forårsaket av iskemi.

Perifert nervesystem

Nylig ble den fysiologiske rollen til Prp (C) for å opprettholde perifert myelin oppdaget.

Under en laboratorieundersøkelse ble det oppdaget at i fravær av prionproteinet utviklet laboratoriemus mangler i nervene som bærer informasjon fra hjernen og ryggmargen, i det som kalles en perifer nevropati.

Celledød

Det er noen proteiner som ligner på prioner, og disse ligger i andre deler av kroppen enn hjernen.

Funksjonene til slike proteiner er å initiere, regulere og / eller kontrollere celledød når organismen blir angrepet (for eksempel av vironer), og dermed forhindre spredning av patogenet.

Denne særegne funksjonen til disse proteinene får forskere til å tenke på den viktige viktigheten av ikke-smittsomme prioner i kampen mot patogener.

Langtidsminne

En studie utført ved Stowers Institute i Missouri, USA, viste at PrP-prioner kan spille en rolle i å opprettholde langtidsminnet.

Studien avdekket at visse prionproteiner kan kontrolleres for å fungere for å opprettholde de fysiologiske funksjonene i langtidsminnet.

Fornyelse av stamceller

En undersøkelse av prionproteiner som kommer til uttrykk i stamceller i blodvev, avslørte at alle disse stamcellene (hematopoietic) uttrykker prionproteiner i cellemembranen deres. Så det antas at de deltar i den komplekse og veldig viktige prosessen med cellefornyelse.

Sykdommer forårsaket av prions

Patologiene med prion-opprinnelse blir anerkjent som progressive degenerative hjernesykdommer. De kan angripe storfe, hjort, karibou, sau og til og med mennesker.

Disse sykdommene er forårsaket av en endring i strukturen til PrP (C) proteiner og hvis spesifikke funksjoner fremdeles er usikre i dag. Prion-patologier kan oppstå uten kjent årsak. De kan ha en arvelig genetisk opprinnelse og kan også overføres på en smittsom-smittsom måte.

Prioner forårsaker familiære, sporadiske og smittsomme sykdommer. Familie prionsykdommer er de som er arvelige. Sporadiske patologier er de vanligste og forekommer uten kjente årsaker.

Smittsomme sykdommer anses som sjeldne, de kan overføres fra person til person, dyr til dyr, person til dyr og omvendt. Årsakene er flere og spenner fra forbruk av forurenset kjøtt, kannibalisme, overføringer, til håndtering av forurenset kirurgisk utstyr.

De vanligste prionsykdommene er:

Creutzfeldt-Jakob sykdom (CJD)

Regnet som den vanligste prionsykdommen blant mennesker, er det en kosmopolitisk sykdom, det vil si at den har en verdensomspennende distribusjon. Det kan være arvelig (familiær), sporadisk eller smittsom.

Pasienter med symptomer som demens, rykk eller plutselige ufrivillige bevegelser og mangler i sentralnervesystemet.

Avhengig av behandling og form av sykdommen, kan døden oppstå mellom 4 måneder og 2 år etter ervervet av sykdommen. Diagnosen er vanskelig å stille, den stilles vanligvis etter mødre under obduksjonen.

Lett mikrofotografi av hjernevev som avslører tilstedeværelsen av typiske amyloidplater som finnes i en variant av Creutzfeldt-Jakobs sykdom. Tatt og redigert fra: Innholdsleverandører (r): CDC / Teresa Hammett Fotokreditt: Sherif Zaki; MD; PhD; Wun-Ju Shieh; MD; PhD; MPH, via Wikimedia Commons

Gerstmann-Sträussler-Scheinker sykdom

Det er en sykdom forårsaket av prioner i en arvelig eller autosomal dominerende smittsom hjerneprosess. Sykdommen manifesterer seg hos personer i alderen 40 til 60 år.

Disse menneskene viser problemer med å artikulere ord (dysartri), rykk eller plutselige ufrivillige bevegelser, og aggressivitet er hyppig.

De presenterer med cerebellær degenerasjon akkompagnert av en ustø gang. Det er også mulig å observere hyporefleksi, døvhet, blikkparalyse, demens, blant andre symptomer. Forventet levealder er omtrent 5 år eller litt lenger.

Prionopati med variabel følsomhet for protease

Det er en veldig sjelden sykdom, til det punktet at forekomstområdet er 2 til 3 tilfeller per 100 millioner innbyggere. Patologien ligner på Gerstmann-Sträussler-Scheinker sykdom.

De kliniske manifestasjonene av proteinet indikerer lav resistens mot proteaser, noen er mer og andre mindre følsomme for disse enzymene.

Symptomene som pasientene er, er: problemer med tale og kognitiv svikt, tap av nevroner i området der hjernen kontrollerer bevegelser og utfører muskelkoordinasjon.

Sykdommen er vanlig hos eldre pasienter (70 år), og den estimerte levetiden når infisert er omtrent 20 måneder.

Dødelig søvnløshet

Det er en arvelig eller familiær sykdom, den kan også oppstå sporadisk. Sykdommen er kjent for å skyldes en arvelig eller autosomal dominerende mutasjon.

Pasienter opplever symptomer som kumulative problemer med å sove og opprettholde søvn, demens, kognitiv svikt, til og med problemer med hypertensjon, takykardi, hyperhidrose og andre.

Alderen det påvirker er ganske bred, mellom 23 og 73 år, men gjennomsnittsalderen er 40 år. Levetiden en gang smittet er drøyt 6 år.

Kuru

Denne prionsykdommen er bare blitt påvist hos innbyggerne i Papua Ny-Guinea. Det er en sykdom knyttet til kannibalisme og den kulturelle tradisjonen for å sørge for de døde, der disse menneskene spiser hjerne eller menneskelig kjøtt.

Mennesker som bærer sykdommen har vanligvis ukontrollerbare og ufrivillige bevegelser i forskjellige deler av kroppen.

De presenterer skjelvinger, tap av kontroll over bevegelser og tap av muskelkoordinasjon. Forventet levealder hos smittede mennesker er to år.

Sykdommer hos dyr

Blant patologiene produsert av prions hos dyr er bovin spongiform encefalopati. Denne sykdommen forårsaket ødeleggelser i Europa, folkehelsen, dyrenes og økonomien i de berørte landene.

Andre sykdommer hos dyr inkluderer scrapie, overførbar minke-encefalopati, kronisk bortkastende sykdom (i hjort) og katt spongiform encefalopati.

Disse sykdommene, som de som presenteres hos mennesker, mangler en effektiv behandling, så forebygging er viktig, spesielt etter infeksjoner hos mennesker som har oppstått som et resultat av inntak av kjøtt fra infiserte kyr.

behandlinger

Til dags dato er det ingen kjent kur mot prionsykdommer. Behandling er symptomatisk. Pasienter anbefales å planlegge for lindrende behandling, og genetisk testing og rådgivning for familiemedlemmer anbefales.

Et bredt utvalg av medisiner er testet hos pasienter med prionsykdommer, som antivirale midler, antitumorer, medisiner mot sykdommer som Parkinsons, immunsuppresjonsbehandlinger, antibiotika, soppdrepende midler, til og med antidepressiva.

Imidlertid er det foreløpig ingen holdepunkter som tyder på at noen av disse reduserer symptomer eller forbedrer overlevelse hos pasienter.

Forebygging

Prioner er motstandsdyktige mot en rekke fysiske og kjemiske forandringer. Imidlertid anvendes forskjellige teknikker for å unngå forurensning av pasienter med forurensede kirurgiske instrumenter.

Blant de mest brukte teknikkene er å sterilisere utstyret i en autoklav ved 132 ° C i en time og deretter senke instrumentene i natriumhydroksyd i minst en time til.

På den annen side har verdens helseorganisasjon (WHO) utviklet tiltak for å forhindre spredning av prionsykdommer. Denne organisasjonen etablerer normer for håndtering av forbudte eller potensielt risikofylte vev som: øyne, hjerne, tarm, mandler og ryggmarg.

referanser

1. Prion, smittsom agent. Gjenopprettet fra britannica.com.
2. Hva er en Prion? Gjenopprettet fra scientamerican.com.
3. PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prioner - proteinrike smittsomme partikler. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
4. Prion. Gjenopprettet fra 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). Konvertering av alfa-helikser til beta-ark funksjoner i dannelsen av scrapie prion-proteiner. Fortsettelser av National Academy of Sciences of the United States of America.
6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Den biologiske funksjonen til det cellulære prionproteinet: en oppdatering. BCM biologi.
7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Prionprotein uttrykkes på langvarig repopulerende hematopoietiske stamceller og er viktig for deres selvfornyelse. Fortsettelser av National Academy of Sciences of the United States of America.
8. Gjennomgang av Prion-sykdommer (overførbare spongiforme encefalopatier) Hentet fra msdmanuals.com.
9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prion encefalopatier. Familemedisin. SEMERGEN.