Charakteristické priony, struktura, funkce, nemoci



priones jsou to proteiny bez genomu nebo nukleových kyselin, které působí jako infekční agens. Termín "prion" znamená proteinovou infekční částici (z anglických proteinových infekčních částic), kterou vytvořil neurolog a vítěz Nobelovy ceny Stanley B. Prusiner.

V roce 1982, Prusiner a jeho kolegové identifikovali infekční částici proteinu, zatímco studuje příčiny Creutzfeldt-Jakob nemocí (u lidí) a bovinní spongiformní encefalopatie..

Tyto vzácné infekční agens se nacházejí v membráně normálních buněk, pouze jako špatně složené proteiny a / nebo s abnormální trojrozměrnou strukturou. Tyto proteiny jsou zodpovědné za mnohonásobná degenerativní onemocnění a velmi vysokou mortalitu, která ovlivňuje nervové tkáně a strukturu mozku.

Jsou také nazývány prionovými chorobami. Mezi nejdůležitější, které ovlivňují lidi, patří kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba, Creutzfeldt-Jakobův syndrom a fatální familiární insomnie..

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Struktury
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Funkce
    • 3.1 S metabotropními glutamátovými receptory
    • 3.2 Při embryonálním vývoji
    • 3.3 Neuroprotector
    • 3.4 Periferní nervový systém
    • 3.5 Smrt buněk
    • 3.6 Dlouhodobá paměť
    • 3.7 Obnovení kmenových buněk
  • 4 Nemoci způsobené priony
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakobova choroba (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba
    • 4.3 Prionopatie s variabilní citlivostí na proteázu
    • 4.4 Smrtící nespavost
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Nemoci zvířat
  • 5 Ošetření
  • 6 Prevence
  • 7 Odkazy

Obecné vlastnosti

Priony jsou proteinové struktury přítomné v buněčných membránách. Tyto proteiny mají pozměněný tvar nebo konformaci [PrP (Sc)].

S ohledem na jeho množení je toho dosaženo přeměnou forem, jako je tomu v případě onemocnění klusavky. U tohoto onemocnění prions rekrutují PrP (C) (prionové proteiny nerušené konformace) ke stimulaci konverze na PrP (Sc) isoformu.

Tím vzniká řetězová reakce, která šíří infekční materiál a umožňuje tak zavlažování onemocnění. Je stále neznámé, jak k tomuto procesu převodu dochází.

Tyto neobvyklé proteiny, které mohou být rozmnožovány, nepředstavují nukleové kyseliny. Důkazem toho je, že jsou odolné vůči rentgenovému záření a ultrafialovému záření. Tato činidla snadno rozkládají nukleové kyseliny.

Prionové proteiny, z nichž se priony skládají (PrP), se nacházejí v celém těle, nejen u lidí, ale u jiných zdravých obratlovců. Tyto proteiny jsou obecně rezistentní na proteázy (enzymy, které katalyzují proteiny).

Velmi málo je známo o užitečnosti prionových proteinů PrP (C), což je normální forma neinfekčního proteinu v lidském těle..

Někteří výzkumníci však ukázali, že u myší tyto proteiny aktivují opravu myelinu v buňkách periferního nervového systému. Bylo také prokázáno, že jejich nepřítomnost způsobuje demyelinaci takových nervových buněk.

Struktury

Znalosti, které máme o struktuře prionů, spočívají především ve výzkumu prováděném na bakterii Escherichia coli.

Provedené studie ukazují, že PrP (C) (normální) a PrP (Sc) (infekční) polypeptidy jsou identické v aminokyselinovém složení, ale liší se ve 3D konformaci a skládání těchto.

PrP (C)

Tyto neinfekční priony mají u lidí 209 aminokyselin. Mají disulfidovou vazbu. Jeho struktura je alfa-helikální, což znamená, že má spirálovitě tvarované aminokyseliny (alfa helixy) a několik plochých aminokyselinových řetězců (beta listy).

Tento protein nemůže být separován centrifugací, což znamená, že není sedimentovatelný. To je snadno strávitelné širokým spektrem serinovou proteázou volal proteinase K.

PrP (Sc)

Je to infekční protein, který transformuje PrP (C) na infekční izoformy PrP (Sc) a má abnormální konfiguraci nebo tvar.

Velmi málo je známo o jeho 3D struktuře, nicméně je známo, že má málo šroubovicových tvarů a více plochých pramenů nebo betas. Změna na izoformu je známá jako základní událost prionových onemocnění.

Funkce

Buněčné prionové proteiny [Prp (C)] jsou umístěny na buněčném povrchu různých orgánů a tkání. Velmi málo je známo o fyziologických funkcích prionů v organismu. Přesto zkušenosti s myšmi ukazují možné funkce, jako jsou:

S metabotropními glutamátovými receptory

Bylo prokázáno, že PrP (C) působí s glutamátovými receptory (ionotropní a metabotropní). PrP (C) se účastní jako receptor pro synaptotoxické oligomery Ap peptidu na buněčném povrchu.

Při embryonálním vývoji

U myší z rodiny Murinae bylo zjištěno, že PrP (C) prionové proteiny jsou exprimovány několik dní po implantaci, v embryonálním vývoji..

To naznačuje, že hrají roli při vývoji těchto malých savců. Role, která se podle výzkumníků týká regulace neuritogeneze (produkce axonů a dendritů neuronů).

Působí také na růst axonů. Tyto prionové proteiny se dokonce podílejí na vývoji cerebelárního okruhu. Proto se má za to, že absence těchto prionů PrP (C) vede ke zpoždění motorického vývoje hlodavců..

Neuroprotector

Ve studiích nadměrné exprese PrP (C) orientací genů bylo zjištěno, že nepřítomnost těchto prionů způsobuje problémy s dodávkou krve do některých částí mozku (akutní mozková ischemie).

To znamená, že prionové proteiny fungují jako neuroprotektory. Navíc bylo prokázáno, že nadměrná exprese PrP (C) může snížit nebo zlepšit léze způsobené ischemií.

Periferní nervový systém

Nedávno byla objevena fyziologická funkce Prp (C) v udržování periferního myelinu.

Během laboratorní studie bylo zjištěno, že v nepřítomnosti prionového proteinu se u laboratorních myší vyvinuly nervové deficity, které přenášejí informace z mozku a míchy, což se nazývá periferní neuropatie..

Buněčná smrt

Tam jsou některé bílkoviny, které jsou podobné prions, a tito jsou lokalizováni v jiných částech těla než mozek.

Funkce těchto proteinů je iniciovat, regulovat a / nebo kontrolovat smrt buněk, když je organismus napaden (například viriony), čímž se zabraňuje šíření patogenu..

Tato zvláštní funkce těchto proteinů vede výzkumníky k zamyšlení nad možným významem neinfekčních prionů v boji proti patogenům.

Dlouhodobá paměť

Studie provedená na Institutu Stowers v Missouri v USA. prokázaly, že priony PrP mohou hrát roli při udržování dlouhodobé paměti.

Studie ukázala, že určité prionové proteiny mohou být řízeny tak, aby fungovaly při udržování fyziologických funkcí dlouhodobé paměti.

Obnovení kmenových buněk

Výzkum prionových proteinů, které jsou exprimovány v kmenových buňkách krevní tkáně, ukázal, že všechny tyto kmenové buňky (hematopoetický) exprimují prionové proteiny ve své buněčné membráně. Proto se předpokládá, že se podílejí na komplexním a velmi důležitém procesu obnovy buněk.

Nemoci způsobené priony

Patologie prionového původu jsou rozpoznány jako progresivní degenerativní mozkové poruchy. Mohou napadnout skot, jeleny, karibu, ovce a dokonce i lidi.

Tato onemocnění jsou způsobena změnou struktury PrP (C) proteinů, jejichž specifické funkce jsou dosud nejisté. Prionové patologie mohou vzniknout bez známé příčiny. Mohou mít dědičný genetický původ a mohou být také přenášeny infekčním způsobem.

Priony způsobují rodinná, sporadická a nakažlivá onemocnění. Rodinná prionová onemocnění jsou dědičná. Sporadické patologie jsou nejčastější a vyskytují se bez známých příčin.

Nakažlivá onemocnění jsou považována za vzácná, jsou přenosná prostřednictvím přenosu z člověka na člověka, ze zvířete na zvíře, ze zvířete na zvíře a naopak. Příčiny jsou četné a pohybují se od konzumace kontaminovaného masa, kanibalismu, transfuzí až po manipulaci s kontaminovaným chirurgickým vybavením..

Nejčastějšími prionovými chorobami jsou:

Creutzfeldt-Jakobova choroba (CJD)

Je považován za nejběžnější prionovou nemoc u lidí a je to kosmopolitní patologie, tedy globální distribuce. Může se vyskytovat v dědičné (rodinné), sporadické nebo infekční formě.

Pacienti mají příznaky, jako je demence, trhavé nebo náhodné nedobrovolné pohyby a nedostatky centrálního nervového systému.

V závislosti na léčbě a formě onemocnění se smrt může vyskytnout mezi 4 měsíci a 2 lety po získání onemocnění. Diagnóza je obtížná, obvykle se provádí post morten, během pitvy.

Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba

Jedná se o onemocnění způsobené priony v dědičném nebo autozomálně dominantním infekčním encefalickém procesu. Onemocnění se projevuje u lidí ve věku 40 až 60 let.

Tito lidé projevují problémy s artikulací slov (dysartrií), škubáním nebo náhlými nedobrovolnými pohyby, což je častá agresivita.

Cerebelární degenerace doprovázená nestabilní chůzí. Je také možné pozorovat hyporeflexii, hluchotu, paralýzu zraku, demenci, mimo jiné příznaky. Průměrná délka života je přibližně 5 let nebo o něco delší.

Prionopatie s variabilní citlivostí na proteázu

Jedná se o velmi vzácné onemocnění až do té míry, že rozsah jeho výskytu je 2 až 3 případy na 100 milionů obyvatel. Patologie je podobná onemocnění Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

Klinické projevy proteinu indikují nízkou rezistenci na proteázy, některé jsou na tyto enzymy více a jiné méně citlivé.

Příznaky, které jsou přítomny, jsou: problémy s poruchami řeči a kognitivních funkcí, ztráta neuronů v oblasti, kde mozek řídí pohyby a provádí svalovou koordinaci.

Onemocnění je časté u pacientů třetího věku (70 let) a odhadovaná doba života po infikování je přibližně 20 měsíců.

Smrtelná nespavost

Je to dědičné nebo familiární onemocnění, může se také vyskytovat sporadicky. Je známo, že onemocnění je způsobeno dědičnou nebo autozomálně dominantní mutací.

Pacienti představují symptomy, jako jsou kumulativní problémy se spánkem a udržení spánku, demence, zhoršení kognitivních funkcí, dokonce i problémy s hypertenzí, tachykardií, hyperhidrózou a dalšími..

Věk, ve kterém postihuje, je poměrně široký, protože se pohybuje mezi 23 a 73 lety, průměrný věk je však 40 let. Doba života po infikování je jen něco málo přes 6 let.

Kuru

Tato prionová choroba byla zjištěna pouze u obyvatel Papuy-Nové Guineje. Je to choroba spojená s kanibalismem a kulturní tradicí rituálu smutku pro mrtvé, kde tito lidé jedí encephalon nebo lidské tělo..

Lidé, kteří nesou toto onemocnění, obecně projevují nekontrolovatelné a nedobrovolné pohyby v různých částech těla.

Mají třes, ztrátu kontroly pohybu a ztrátu koordinace svalů. Průměrná délka života u nakažených osob je dva roky.

Nemoci u zvířat

Mezi patologiemi produkovanými priony u zvířat patří bovinní spongiformní encefalopatie. Tato choroba vyvolala v Evropě katastrofu, veřejné zdraví, zdraví zvířat a hospodářství postižených zemí.

Dalšími chorobami u zvířat jsou klusavka, přenosná norková encefalopatie, chronická choroba plýtvání (v jeleni) a spongiformní encefalopatie koček.

Tyto nemoci, stejně jako ty, které se vyskytují u lidí, postrádají účinnou léčbu, takže prevence je nezbytná zejména po infekcích u lidí, ke kterým došlo v důsledku konzumace masa z infikovaných krav..

Ošetření

Dosud není znám žádný lék na prionové choroby. Léčba je symptomatická. Pacientům se doporučuje naplánovat paliativní péči a pro členy rodiny se doporučuje genetická analýza a poradenství.

Široká škála léků byla testována u pacientů s prionovými chorobami, jako je antivirotika, protinádorová léčiva, léčiva proti chorobám, jako je Parkinsonova choroba, léčba imunosuprese, antibiotika, antimykotika, dokonce i antidepresiva..

V současné době však neexistuje žádný důkaz, který by naznačoval, že některé z nich snižují příznaky nebo zlepšují přežití pacientů.

Prevence

Priony jsou odolné vůči různým fyzikálním a chemickým změnám. K zabránění kontaminace pacientů kontaminovanými chirurgickými nástroji se však používají různé techniky.

Mezi nejpoužívanější techniky patří sterilizovat zařízení v autoklávu při teplotě 132 ° C po dobu jedné hodiny a poté nástroje ponořit do hydroxidu sodného alespoň jednu hodinu..

Na druhé straně Světová zdravotnická organizace (WHO) vyvinula opatření k prevenci šíření prionových onemocnění. Tato organizace zavádí normy pro řízení zakázaných nebo potenciálně rizikových tkání, jako jsou: oči, mozek, střevo, mandle a mícha..

Odkazy

  1. Prion, infekční agent. Získané z britannica.com.
  2. Co je to Prion? Obnoveno z scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan Prions - Proteinózní infekční částice. Journal, Indická akademie klinické medicíny.
  4. Prion. Zdroj: 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). Konverze alfa-šroubovice na beta-listy se projevuje ve tvorbě prionových proteinů klusavky. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore a A. Aguzzic (2017). Biologická funkce buněčného prionového proteinu: aktualizace. Biologie BCM.
  7. C.C. Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionový protein je exprimován v dlouhodobých repopulačních hematopoetických kmenových buňkách a je důležitý pro jejich samoobnovení. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických.
  8. Přehled chorob produkovaných priony (přenosné spongiformní encefalopatie) Zdroj: msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prionové encefalopatie. Rodinné lékařství. SEMERGEN.