PRIONAI: YPATYBĖS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, LIGOS - BIOLOGIJA - 2025

Kad prionai yra baltymai, be nukleino rūgšties genomo arba kurie veikia kaip infekcinių agentų. Terminas „prionas“ reiškia baltymines užkrečiamąsias daleles (iš anglų kalbos „Proteinaceous Infekcinės dalelės“), jas sukūrė neurologas ir Nobelio premijos laureatas Stanley B. Prusineris.

1982 m. Prusineris ir jo kolegos nustatė užkrečiamą baltymo dalelę, tyrinėdami Creutzfeldt-Jakob ligų (žmonėms) ir galvijų spongiforminės encefalopatijos priežastis.

Galvijų prionų baltymų likučiai. Paimta ir redaguota: 23–230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. ir RCSB per „Wikimedia Commons“

Šie reti infekcijos sukėlėjai yra normalių ląstelių membranoje, tik kaip klaidingai sulankstyti baltymai ir (arba) turintys nenormalią trimatę struktūrą. Šie baltymai yra atsakingi už daugybę degeneracinių ligų ir labai aukštą mirtingumą, kurie veikia nervinius audinius ir smegenų struktūrą.

Jie taip pat vadinami prioninėmis ligomis. Tarp svarbiausių, turinčių įtakos žmonėms, yra kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker liga, Creutzfeldt-Jakob sindromas ir mirtina šeiminė nemiga.

Bendrosios savybės

Prionai yra baltymų struktūros, esančios ląstelių membranose. Šie baltymai turi pakitusią formą ar struktūrą.

Dauginantis, jis pasiekiamas keičiant formas, kaip ir skrepi ligos atveju. Sergant šia liga, prionai verbauja PrP (C) (nepakitusios konformacijos prionų baltymai), kad paskatintų virsmą PrP (Sc) izoforma.

Tai sukelia grandininę reakciją, kuri platina užkrečiamą medžiagą ir todėl leidžia drėkinti ligą. Kaip šis konversijos procesas vyksta, vis dar nežinoma.

Šie neįprasti baltymai, galintys daugintis, neturi nukleorūgščių. Tai įrodo, kad jie yra atsparūs rentgeno ir ultravioletiniams spinduliams. Šie agentai lengvai skaido nukleino rūgštis.

Prioniniai baltymai, iš kurių sudaryti prionai (PrP), randami visame kūne, ne tik žmonių, bet ir kitų sveikų stuburinių. Šie baltymai paprastai yra atsparūs proteazėms (fermentams, kurie katalizuoja baltymus).

Labai mažai žinoma apie PrP (C) prionų baltymų - normalios neinfekcinio baltymo formos - naudingumą žmogaus organizme.

Vis dėlto kai kuriems tyrėjams pavyko įrodyti, kad pelėse šie baltymai aktyvina mielino atstatymą periferinės nervų sistemos ląstelėse. Įrodyta, kad jų nebuvimas sukelia tokių nervinių ląstelių demielinizaciją.

Konstrukcijos

Žinios apie prionų struktūrą iš esmės susijusios su Escherichia coli bakterijos tyrimais.

Tyrimai parodė, kad polipeptidai grandinėje PrP (C) (normalu) ir PrP (Sc) (infekciniai) yra vienodi aminorūgščių sudėtyje, tačiau skiriasi 3D formacija ir lankstymu.

PrP (C)

Šie neinfekciniai prionai turi 209 aminorūgštis žmonėms. Jie turi disulfido jungtį. Jos struktūra yra alfa spiralės, tai reiškia, kad joje yra spiralės formos aminorūgštys (alfa spiralės) ir keletas plokščių aminorūgščių sruogų (beta lakštai).

Šis baltymas negali būti atskirtas centrifuguojant, o tai reiškia, kad jis nėra nusodinamas. Jį lengvai virškina plataus spektro serino proteazė, vadinama proteinaze K.

PrP (Sc)

Tai yra užkrečiamas baltymas, kuris paverčia PrP (C) į užkrečiamas PrP (Sc) izoformas ir turi nenormalią konfigūraciją ar formą.

Labai mažai žinoma apie jo 3D struktūrą, tačiau žinoma, kad jis turi keletą spiralinių formų ir daugiau plokščių gijų ar beta lakštų. Perėjimas prie izoformos yra tai, kas vadinama pagrindiniu prionų ligų įvykiu.

funkcijos

Ląsteliniai prioniniai baltymai yra daugybės organų ir audinių ląstelių paviršiuje. Labai mažai žinoma apie prionų fiziologines funkcijas organizme. Vis dėlto eksperimentai su pelėmis rodo galimas funkcijas, tokias kaip:

Su metabotropiniais glutamato receptoriais

Įrodyta, kad PrP (C) veikia glutamato receptorius (jonotropinius ir metabotropinius). PrP (C) dalyvauja kaip ląstelės paviršiaus Aβ peptido sinaptotoksinių oligomerų receptorius.

Embriono vystymosi metu

Buvo nustatyta, kad Murinae šeimos pelėse prioniniai baltymai PrP (C) išsiskiria per kelias dienas po implantacijos embriono vystymosi metu.

Tai rodo, kad jie vaidina svarbų vaidmenį plėtojant šiuos mažus žinduolius. Vaidmuo, kuris, tyrėjų teigimu, yra susijęs su neuritogenezės reguliavimu (neuronų aksonų ir dendritų gamyba).

Jie taip pat veikia aksonų augimą. Šie prioniniai baltymai netgi dalyvauja smegenų grandinės plėtroje. Dėl šios priežasties manoma, kad šių PrP (C) prionų nebuvimas lemia graužikų motorinio vystymosi vėlavimą.

Neuroprotekcinis

Atliekant tyrimus, kuriuose nustatyta per didelis PrP (C) ekspresija pagal genų orientaciją, nustatyta, kad šių prionų nebuvimas sukelia kraujo tiekimo į kai kurias smegenų vietas problemas (ūminė smegenų išemija).

Tai reiškia, kad prionų baltymai veikia kaip neuroprotektoriai. Be to, buvo įrodyta, kad padidėjęs PrP (C) ekspresija gali sumažinti ar pagerinti išemijos sužeidimus.

Periferinė nervų sistema

Neseniai buvo atrastas fiziologinis Prp (C) vaidmuo palaikant periferinį mieliną.

Laboratorinio tyrimo metu buvo nustatyta, kad nesant priono baltymo, laboratorinėms pelėms pasireiškė nervų, pernešančių informaciją iš smegenų ir nugaros smegenų, trūkumai, vadinamoje periferine neuropatija.

Ląstelių mirtis

Yra keletas baltymų, panašių į prionus, ir jie yra kitose kūno vietose nei smegenys.

Tokių baltymų funkcijos yra inicijuoti, reguliuoti ir (arba) kontroliuoti ląstelių žūtį, kai organizmas puola (pavyzdžiui, virusų), taip užkertant kelią patogeno plitimui.

Ši savita šių baltymų funkcija priverčia tyrėjus susimąstyti apie galimą neinfekcinių prionų svarbą kovoje su patogenais.

Ilgalaikė atmintis

Misūrio valstijoje, JAV, Stowers Institute atliktas tyrimas parodė, kad PrP prionai gali vaidinti svarbų vaidmenį palaikant ilgalaikę atmintį.

Tyrimas atskleidė, kad tam tikrus prionų baltymus galima kontroliuoti siekiant išlaikyti fiziologines ilgalaikės atminties funkcijas.

Kamieninių ląstelių atsinaujinimas

Ištyrus priono baltymus, kurie yra ekspresuojami kraujo audinio kamieninėse ląstelėse, paaiškėjo, kad visos šios kamieninės ląstelės (hematopoetinės) ekspresuoja prionų baltymus savo ląstelių membranoje. Taigi manoma, kad jie dalyvauja sudėtingame ir labai svarbiame ląstelių atsinaujinimo procese.

Ligos, kurias sukelia prionai

Prionų kilmės patologijos pripažįstamos progresuojančiais degeneraciniais smegenų sutrikimais. Jie gali užpulti galvijus, elnius, karibus, avis ir net žmones.

Šias ligas sukelia pakitusi PrP (C) baltymų struktūra, kurių specifinės funkcijos vis dar nėra aiškios. Priono patologijos gali atsirasti be žinomos priežasties. Jie gali turėti paveldėtą genetinę kilmę ir gali būti perduodami infekciniu-užkrečiamuoju būdu.

Prionai sukelia šeimines, sporadines ir užkrečiamas ligas. Šeimos prionų ligos yra paveldimos. Sporinės patologijos yra labiausiai paplitusios ir atsiranda be žinomų priežasčių.

Užkrečiamosios ligos laikomos retomis, jas perneša vienas žmogus nuo kito, nuo vieno gyvūno prie kito, nuo vieno gyvūno prie kito ir atvirkščiai. Priežastys yra įvairios - nuo užterštos mėsos vartojimo, kanibalizmo, perpylimo iki užterštos chirurginės įrangos tvarkymo.

Dažniausios prionų ligos yra:

Kreutzfeldto-Jakobo liga (CJD)

Laikoma dažniausia prionų liga tarp žmonių, tai yra kosmopolitinė liga, tai yra, ji paplitusi visame pasaulyje. Tai gali būti paveldima (šeimyninė), sporadinė ar infekcinė.

Pacientams būdingi tokie simptomai kaip demencija, trūkčiojimai ar staigūs nevalingi judesiai bei centrinės nervų sistemos nepakankamumas.

Priklausomai nuo ligos gydymo ir formos, mirtis gali įvykti nuo 4 mėnesių iki 2 metų nuo ligos įgijimo. Diagnozę nustatyti sunku, ji paprastai atliekama atliekant skrodimą skrodimo metu.

Šviesus smegenų audinio fotomikrografas, parodantis tipiškų amiloidinių plokštelių, aptinkamų Creutzfeldt-Jakobo ligos variantu, buvimą. Paimta ir redaguota iš: Turinio teikėjų (-ų): CDC / Teresa Hammett Photo Credit: Sherif Zaki; MD; Daktaras; Wun-Ju Shieh; MD; Daktaras; MPH per „Wikimedia Commons“

Gerstmann-Sträussler-Scheinker liga

Tai liga, kurią sukelia prionai paveldimo ar autosominiu būdu vyraujančio infekcinio smegenų proceso metu. Liga pasireiškia žmonėms nuo 40 iki 60 metų.

Šie žmonės susiduria su problemomis artikuliuoti žodžius (disartrija), trūkčiojimus ar staigius nevalingus judesius, dažnai būna agresyvūs.

Jie turi smegenėlių degeneraciją, lydimą netolygaus eisenos. Be kitų simptomų, taip pat galima pastebėti hiporefleksiją, kurtumą, žvilgsnio paralyžių, demenciją. Gyvenimo trukmė yra maždaug 5 metai ar šiek tiek ilgesnė.

Kintamo jautrumo proteazei prionopatija

Tai labai reta liga, kuri pasireiškia 2–3 atvejais 100 milijonų gyventojų. Patologija panaši į Gerstmann-Sträussler-Scheinker ligą.

Klinikiniai baltymo pasireiškimai rodo mažą atsparumą proteazėms, vieni yra labiau jautrūs, kiti mažiau jautrūs šiems fermentams.

Pacientams būdingi simptomai: kalbos ir pažinimo sutrikimai, neuronų praradimas toje vietoje, kur smegenys kontroliuoja judesius ir atlieka raumenų koordinaciją.

Liga dažna senyviems pacientams (70 metų), o užkrėstas gyvenimo laikotarpis yra maždaug 20 mėnesių.

Mirtina nemiga

Tai paveldima ar šeimyninė liga, ji taip pat gali pasireikšti sporadiškai. Liga žinoma dėl paveldimos ar autosominės vyraujančios mutacijos.

Pacientams būdingi simptomai, tokie kaip kaupiamieji miego ir miego palaikymo sutrikimai, demencija, pažinimo sutrikimai, netgi hipertenzijos, tachikardijos, hiperhidrozės ir kt.

Amžius, kurį jis paveikia, yra gana platus - 23–73 metai, tačiau vidutinis amžius yra 40 metų. Užsikrėtusiųjų gyvenimo trukmė yra šiek tiek daugiau nei 6 metai.

Kuru

Ši prionų liga buvo nustatyta tik Papua Naujosios Gvinėjos gyventojams. Tai liga, susijusi su kanibalizmu ir mirusiųjų gedulo apeigų kultūrinėmis tradicijomis, kai šie žmonės valgo smegenis ar žmogaus kūną.

Žmonės, pernešantys ligą, paprastai nekontroliuojamai ir nevalingai juda įvairiose kūno vietose.

Jie sukelia drebėjimą, prarastą judesių kontrolę ir raumenų koordinacijos praradimą. Užkrėstų žmonių gyvenimo trukmė yra dveji metai.

Gyvūnų ligos

Tarp patologijų, kurias prionai sukelia gyvūnams, yra galvijų spongiforminė encefalopatija. Ši liga sukėlė siaubą Europoje, visuomenės sveikatai, gyvūnams ir paveiktų šalių ekonomikai.

Kitos gyvūnų ligos yra skrepi liga, užkrečiama erkės encefalopatija, lėtinė išsekimo liga (elniams) ir spongiforminė kačių encefalopatija.

Šioms, kaip ir žmonėms, ligoms trūksta veiksmingo gydymo, todėl prevencija yra būtina, ypač po infekcijų žmonėms, kilusioms dėl užkrėstų karvių mėsos.

Gydymas

Iki šiol nėra žinoma apie prionų ligų išgydymą. Gydymas yra simptominis. Pacientams patariama planuoti paliatyviąją priežiūrą, taip pat rekomenduojama atlikti genetinius tyrimus ir konsultuoti šeimos narius.

Prioninėmis ligomis sergantiems pacientams buvo išbandyta daugybė vaistų, tokių kaip antivirusiniai vaistai, priešnavikiniai vaistai, vaistai nuo ligų, tokių kaip Parkinsono liga, imunosupresijos gydymo metodai, antibiotikai, priešgrybeliniai vaistai, net antidepresantai.

Tačiau šiuo metu nėra įrodymų, kad kai kurie iš jų sumažina pacientų simptomus ar pagerina jų išgyvenimą.

Prevencija

Prionai yra atsparūs įvairiems fizikiniams ir cheminiams pokyčiams. Tačiau siekiant išvengti pacientų užteršimo užterštais chirurginiais instrumentais, naudojami skirtingi metodai.

Tarp dažniausiai naudojamų metodų yra sterilizuoti įrangą autoklave 132 ° C temperatūroje vieną valandą, o po to dar bent valandą panardinti instrumentus į natrio hidroksidą.

Kita vertus, pasaulio sveikatos organizacija (PSO) sukūrė priemones, skirtas užkirsti kelią prionų ligų plitimui. Ši organizacija nustato normas, kaip elgtis su draudžiamais ar potencialiai rizikingais audiniais, tokiais kaip: akys, smegenys, žarnynas, tonzilės ir nugaros smegenys.

Nuorodos

1. Prionas, užkrečiamasis agentas. Atgauta iš britannica.com.
2. Kas yra Prionas? Atgauta iš „scientamerican.com“.
3. PC „Kalikiri“, „RG Sachan“. 2003. Prionai - baltyminės infekcinės dalelės. Žurnalas, Indijos klinikinės medicinos akademija.
4. Prionas. Atkurta iš 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). Alfa-spiralių pavertimas beta lakštais pasižymi skrepi priono baltymų formavimuisi. Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinės mokslų akademijos leidiniai.
6. M.-A. Wulfas, A. Senatore ir A. Aguzzic (2017). Ląstelinio priono baltymo biologinė funkcija: atnaujinimas. BCM biologija.
7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Priono baltymas yra ekspresuojamas ilgai atsinaujinančiose kraujodaros kamieninėse ląstelėse ir yra svarbus jų savarankiškam atsinaujinimui. Jungtinių Amerikos Valstijų nacionalinės mokslų akademijos leidiniai.
8. Prionų ligų (užkrečiamųjų spongiforminių encefalopatijų) apžvalga gauta iš msdmanuals.com.
9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpatijos: prioninės encefalopatijos. Šeimos vaistas. SEMERGENAS.