Charakteristické priony, struktura, funkce, nemoci

816
Alexander Pearson

The priony jsou to proteiny bez genomu nebo nukleových kyselin, které působí jako infekční agens. Termín „prion“ znamená proteinové infekční částice (z anglického Proteinaceous Infectious Particles) a vytvořil jej neurolog a nositel Nobelovy ceny Stanley B. Prusiner.

V roce 1982 Prusiner a jeho kolegové identifikovali infekční proteinovou částici při studiu příčin Creutzfeldt-Jakobových chorob (u lidí) a bovinní spongiformní encefalopatie..

Zbytky prionového proteinu skotu. Převzato a upraveno z: 23–230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. a RCSB [Public Domain Domain], přes Wikimedia Commons

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

Nazývají se také prionové nemoci. Mezi nejdůležitější, které ovlivňují člověka, patří kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba, Creutzfeldt-Jakobův syndrom a fatální familiární nespavost..

Rejstřík článků

  • 1 Obecná charakteristika
  • 2 Struktury
    • 2,1 PrP (C)
    • 2,2 PrP (Sc)
  • 3 funkce
    • 3.1 S metabotropními glutamátovými receptory
    • 3.2 V embryonálním vývoji
    • 3.3 Neuroprotektivní
    • 3.4 Periferní nervový systém
    • 3.5 Smrt buňky
    • 3.6 Dlouhodobá paměť
    • 3.7 Obnova kmenových buněk
  • 4 Nemoci způsobené priony
    • 4.1 Creutzfeldt-Jakobova choroba (CJD)
    • 4.2 Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba
    • 4.3 Prionopatie s proměnlivou citlivostí na proteázy
    • 4.4 Smrtelná nespavost
    • 4,5 Kuru
    • 4.6 Nemoci zvířat
  • 5 ošetření
  • 6 Prevence
  • 7 Reference

Obecná charakteristika

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 klusavky. U tohoto onemocnění priony získávají PrP (C) (prionové proteiny nezměněné konformace) ke stimulaci přeměny na izoformu PrP (Sc)..

To generuje řetězovou reakci, která šíří infekční materiál, a proto umožňuje zavlažování nemoci. Stále není známo, jak k tomuto procesu převodu dochází.

Tyto neobvyklé proteiny schopné šíření nemají nukleové kyseliny. Důkazem toho je, že jsou odolné vůči rentgenovému záření a ultrafialovému záření. Tato činidla snadno štěpí nukleové kyseliny.

Prionové proteiny, z nichž jsou priony (PrP) složeny, se nacházejí v celém těle, a to nejen u lidí, ale iu jiných zdravých obratlovců. Tyto proteiny jsou obecně odolné vůči proteázám (enzymy, které katalyzují proteiny).

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

Někteří vědci však dokázali, 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 o struktuře prionů spočívají hlavně ve výzkumech prováděných v bakterii Escherichia coli.

Studie ukázaly, že řetězové polypeptidy PrP (C) (normální) a PrP (Sc) (infekční) jsou shodné ve složení aminokyselin, ale liší se ve své 3D konformaci a skládání..

PrP (C)

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

Tento protein nelze oddělit odstředěním, což znamená, že není sedimentovatelný. Je snadno stravitelný širokospektrální serinproteázou zvanou proteináza K..

PrP (Sc)

Jedná se o infekční protein, který transformuje PrP (C) na infekční izoformy PrP (Sc) a má abnormální konfiguraci nebo tvar.

O jeho 3D struktuře je známo velmi málo, je však známo, že má několik spirálovitých tvarů a více plochých pramenů nebo beta listů. Posun k izoformě je známý jako stěžejní událost prionových onemocnění.

Funkce

Buněčné prionové proteiny [Prp (C)] se nacházejí na buněčném povrchu nejrůznějších orgánů a tkání. O fyziologických funkcích prionů v těle je známo jen velmi málo. Přesto experimenty prováděné na myších naznačují možné funkce, například:

S metabotropními glutamátovými receptory

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

V embryonálním vývoji

U myší rodiny Murinae bylo zjištěno, že prionové proteiny PrP (C) jsou exprimovány během několika dnů po implantaci v embryonálním vývoji.

To naznačuje, že hrají roli při vývoji těchto drobných savců. Role, která podle vědců souvisí s regulací neuritogeneze (produkce axonů a dendritů neuronů).

Působí také na axonální růst. Tyto prionové proteiny se dokonce podílejí na vývoji cerebelárního okruhu. Z tohoto důvodu se předpokládá, že nepřítomnost těchto PrP (C) prionů vede ke zpoždění motorického vývoje hlodavců..

Neuroprotektivní

Ve studiích o nadměrné expresi PrP (C) podle genové orientace bylo zjištěno, že absence těchto prionů způsobuje problémy s přívodem krve do některých částí mozku (akutní mozková ischemie).

To znamená, že prionové proteiny fungují jako neuroprotektory. Dále se ukázalo, že nadměrná exprese PrP (C) může snížit nebo zlepšit zranění způsobená ischemií..

Periferní nervový systém

Nedávno byla objevena fyziologická role Prp (C) při udržování periferního myelinu.

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

Buněčná smrt

Existují některé proteiny podobné prionům, které se nacházejí v jiných částech těla než v mozku.

Funkcí těchto proteinů je iniciovat, regulovat a / nebo kontrolovat buněčnou smrt, když je organismus napaden (například virony), a tím zabránit šíření patogenu..

Tato zvláštní funkce těchto proteinů nutí vědce přemýšlet o možném významu neinfekčních prionů v boji proti patogenům..

Dlouhodobá paměť

Studie provedená na Stowers Institute v Missouri v USA ukázala, že PrP priony mohou hrát roli v udržování dlouhodobé paměti.

Studie odhalila, že některé prionové proteiny lze ovládat tak, aby fungovaly při udržování fyziologických funkcí dlouhodobé paměti..

Obnova kmenových buněk

Vyšetřování prionových proteinů, které jsou exprimovány v kmenových buňkách krevní tkáně, odhalilo, že všechny tyto kmenové buňky (hematopoetické) exprimují prionové proteiny ve své buněčné membráně. Za to, o čem se věří, že se účastní složitého a velmi důležitého procesu obnovy buněk.

Prionové nemoci

Patologie prionového původu jsou považovány za progresivní degenerativní poruchy mozku. Mohou útočit na dobytek, jeleny, karibu, ovce a dokonce i na lidi.

Tato onemocnění jsou způsobena změnou struktury proteinů PrP (C) a jejichž specifické funkce jsou dnes stále nejisté. Prionové patologie mohou nastat bez známé příčiny. Mohou mít dědičný genetický původ a mohou být také přenášeny infekčně-nakažlivým způsobem.

Priony způsobují rodinné, sporadické a nakažlivé nemoci. Familiární prionové nemoci jsou dědičné. Sporadické patologie jsou nejčastější a vyskytují se bez známých příčin..

Nakažlivé nemoci jsou považovány za vzácné, přenášejí se z člověka na člověka, ze zvířete na zvíře, z člověka na zvíře a naopak. Příčin je mnoho a sahá od konzumace kontaminovaného masa, kanibalismu, transfuzí až po manipulaci s kontaminovaným chirurgickým vybavením.

Nejběžnější prionová onemocnění jsou:

Creutzfeldt-Jakobova choroba (CJD)

Považuje se za nejčastější prionovou chorobu mezi lidmi, je to kosmopolitní nemoc, to znamená, že má celosvětovou distribuci. Může to být dědičné (rodinné), sporadické nebo infekční.

U pacientů se projevují příznaky jako demence, trhnutí nebo náhlé mimovolní pohyby a nedostatky centrálního nervového systému.

V závislosti na léčbě a formě onemocnění může dojít k úmrtí mezi 4 měsíci až 2 roky po získání nemoci. Diagnostiku je obtížné stanovit, obvykle se provádí posmrtně, během pitvy.

Světelný mikrofotografie mozkové tkáně odhalující přítomnost typických amyloidových plaků nalezených ve variantním případě Creutzfeldt-Jakobovy choroby. Převzato a upraveno od: Poskytovatelé obsahu: CDC / Teresa Hammett Fotografický kredit: Sherif Zaki; MD; PhD; Wun-Ju Shieh; MD; PhD; MPH [Public domain], prostřednictvím Wikimedia Commons

Gerstmann-Sträussler-Scheinkerova choroba

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

U těchto lidí se projevují problémy s vyjádřením slov (dysartrie), trhnutí nebo náhlé mimovolní pohyby, častá agresivita.

Představují degeneraci mozečku doprovázenou nestabilní chůzí. Je také možné mimo jiné pozorovat hyporeflexii, hluchotu, ochrnutí pohledu, demenci. Očekávaná délka života je přibližně 5 let nebo o něco delší.

Prionopatie s různou citlivostí na proteázu

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

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

Příznaky, které pacienti vykazují, jsou: problémy s řečí a kognitivními poruchami, ztráta neuronů v oblasti, kde mozek řídí pohyby a provádí svalovou koordinaci.

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

Fatální nespavost

Je to dědičné nebo rodinné onemocnění, může se také vyskytovat sporadicky. Je známo, že toto onemocnění je důsledkem dědičné nebo autozomálně dominantní mutace.

Pacienti vykazují příznaky jako kumulativní problémy se spánkem a udržováním spánku, demence, kognitivní poruchy, dokonce problémy s hypertenzí, tachykardií, hyperhidrózou a další..

Věk, který ovlivňuje, je poměrně široký a pohybuje se mezi 23 a 73 lety, průměrný věk je však 40 let. Životnost jednou infikovaného je něco málo přes 6 let.

Kuru

Toto prionové onemocnění bylo zjištěno pouze u obyvatel Papuy-Nové Guineje. Jedná se o nemoc související s kanibalismem a kulturní tradicí obřadu truchlení nad mrtvými, kde tito lidé jedí mozek nebo lidské maso.

Lidé, kteří jsou nositeli této nemoci, mají obvykle nekontrolovatelné a nedobrovolné pohyby v různých částech těla.

Představují třes, ztrátu kontroly nad pohyby a ztrátu svalové koordinace. Očekávaná délka života infikovaných lidí je dva roky.

Nemoci zvířat

Mezi patologie produkované priony u zvířat patří bovinní spongiformní encefalopatie. Toto onemocnění způsobilo zmatek v Evropě, v oblasti veřejného zdraví, zdraví zvířat a v ekonomice postižených zemí.

Mezi další nemoci zvířat patří klusavka, přenosná norková encefalopatie, chronické chřadnutí (u jelenů) a kočičí spongiformní encefalopatie..

Těmto chorobám, stejně jako těm u lidí, chybí účinná léčba, proto je nezbytná prevence, zejména po infekcích u lidí, ke kterým došlo v důsledku konzumace masa z infikovaných krav..

Ošetření

Doposud neexistuje žádný známý lék na prionové nemoci. Léčba je symptomatická. Pacientům se doporučuje naplánovat paliativní péči a doporučuje se genetické testování a poradenství pro členy rodiny.

U pacientů s prionovými chorobami byla testována široká škála léků, jako jsou antivirotika, protinádorové léky, léky na nemoci, jako je Parkinsonova choroba, léčba imunosuprese, antibiotika, antimykotika, dokonce antidepresiva..

V současné době však neexistují žádné důkazy, které by naznačovaly, že některé z nich snižují příznaky nebo zlepšují přežití pacientů..

Prevence

Priony jsou odolné vůči řadě fyzikálních a chemických změn. Aby se zabránilo kontaminaci pacientů kontaminovanými chirurgickými nástroji, používají se různé techniky..

Mezi nejpoužívanější techniky patří sterilizace zařízení v autoklávu při teplotě 132 ° C po dobu jedné hodiny a následné ponoření nástrojů do hydroxidu sodného po dobu nejméně jedné další hodiny..

Na druhé straně Světová zdravotnická organizace (WHO) vyvinula opatření k prevenci šíření prionových chorob. Tato organizace stanoví normy pro zacházení se zakázanými nebo potenciálně rizikovými tkáněmi, jako jsou: oči, mozek, střeva, mandle a mícha.

Reference

  1. Prion, infekční agent. Obnoveno z britannica.com.
  2. Co je to Prion? Obnoveno z scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan. 2003. Prions - proteinové infekční částice. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
  4. Prion. Obnoveno z 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-helixů na beta-listy se vyznačuje tvorbou prionových proteinů scrapie. 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. DC Zhang, A.D. Steele, S.Lindquist, H.F. Lodish (2006). Prionový protein je exprimován na dlouhodobě repopulujících hematopoetických kmenových buňkách a je důležitý pro jejich sebeobnovu. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických.
  8. Přehled prionových nemocí (přenosné spongiformní encefalopatie) Citováno z msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: prionové encefalopatie. Rodinná medicína. SEMERGEN.

Zatím žádné komentáře