ПРИОНИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, БУДОВА, ФУНКЦІЇ, ЗАХВОРЮВАННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Ці пріони представляють собою білки без кислоти генома або нуклеїнових які виступають в якості інфекційних агентів. Термін "пріон" означає білкову інфекційну частинку (від англ. Proteinaceous Infective Particle), і був придуманий неврологом та лауреатом Нобелівської премії Стенлі Б. Прусінером.

У 1982 році Прусінер та його колеги виявили інфекційну білкову частинку, вивчаючи причини хвороб Кройцфельдта-Якоба (у людей) та губчату енцефалопатію великої рогатої худоби.

Залишки білкового пріонного білка. Знято та відредаговано з: 23-230 Лопес-Гарсія, Ф., Зан, Р., Рік, Р., Вутріх, К. та RCSB, через Wikimedia Commons

Ці рідкісні інфекційні агенти знаходяться в мембрані нормальних клітин, лише як неправильно складені білки та / або з аномальною тривимірною структурою. Ці білки відповідають за множинні дегенеративні захворювання та дуже високу смертність, які вражають нервові тканини та структуру мозку.

Їх ще називають прионними хворобами. Серед найбільш важливих, які вражають людину, ми маємо куру, хворобу Герстмана-Штраусслера-Шейкера, синдром Кройцфельдта-Якоба та смертельну фамільну безсоння.

Загальна характеристика

Пріони - це білкові структури, присутні в клітинних мембранах. Ці білки мають змінену форму або конформацію.

Що стосується його розмноження, то воно досягається шляхом перетворення форм, як у випадку з хворобою скрейпі. При цьому захворюванні пріони набирають PrP (C) (пріонні білки незміненої конформації) для стимулювання перетворення в ізоформу PrP (Sc).

Це породжує ланцюгову реакцію, яка поширює інфекційний матеріал і тому дозволяє зрошувати хворобу. Як відбувається цей процес перетворення досі невідомо.

Ці незвичайні білки, здатні до розмноження, не мають нуклеїнових кислот. Доказом цього є те, що вони стійкі до рентгенівських променів та ультрафіолетового випромінювання. Ці агенти легко розщеплюють нуклеїнові кислоти.

Прионні білки, з яких складаються пріони (PrP), знаходяться у всьому організмі не тільки у людини, але й у інших здорових хребетних тварин. Ці білки, як правило, стійкі до протеаз (ферментів, що каталізують білки).

Про корисність прионних білків PrP (C) нормальної форми неінфекційного білка в організмі людини відомо дуже мало.

Однак деяким дослідникам вдалося довести, що у мишей ці білки активізують відновлення мієліну в клітинах периферичної нервової системи. Відсутність їх також показала, що викликає демієлінізацію таких нервових клітин.

Структури

Знання про структуру прионів містяться в основному в дослідженнях, проведених в бактерії Escherichia coli.

Дослідження показали, що поліпептиди в ланцюзі PrP (C) (нормальний) і PrP (Sc) (інфекційний) однакові за складом амінокислот, але відрізняються своєю 3D конформацією та складанням.

PrP (C)

Ці неінфекційні приони мають 209 амінокислот у людини. Вони мають дисульфідний зв’язок. Його структура альфа-спіральна, а це означає, що вона має спіралеподібні амінокислоти (альфа-спіралі) та кілька плоских ниток амінокислот (бета-листів).

Цей білок не можна відокремити центрифугуванням, що означає, що він не може бути осадочним. Він легко засвоюється сериновою протеазою широкого спектру, що називається протеїназою К.

PrP (Sc)

Це інфекційний білок, який перетворює PrP (C) в інфекційні PrP (Sc) ізоформи і має аномальну конфігурацію або форму.

Про його 3D-структуру відомо дуже мало, однак відомо, що вона має мало гвинтових форм і більше плоских ниток або бета-листів. Перехід до ізоформи - це те, що відоме як ключова подія пріонних захворювань.

Особливості

Клітинні прионні білки розташовані на клітинній поверхні найрізноманітніших органів і тканин. Про фізіологічні функції пріонів в організмі відомо дуже мало. Незважаючи на це, експерименти, проведені на мишах, вказують на можливі функції, такі як:

За допомогою метаботропних рецепторів глутамату

Показано, що PrP (C) діють з рецепторами глутамату (іонотропні та метаботропні). PrP (C) бере участь як рецептор для синаптотоксичних олігомерів пептиду Aβ клітинної поверхні.

В ембріональному розвитку

У мишей родини Murinae було виявлено, що пріонні білки PrP (C) експресуються протягом кількох днів після імплантації в ембріональному розвитку.

Це свідчить про те, що вони відіграють певну роль під час розвитку цих маленьких ссавців. Роль, яка, на думку дослідників, пов'язана з регуляцією невритогенезу (вироблення аксонів і дендритів нейронів).

Вони також діють на ріст аксонів. Ці прионні білки навіть беруть участь у розвитку мозочкового кола. Через це вважається, що відсутність цих пріонів PrP (C) призводить до затримки рухового розвитку гризунів.

Нейропротектор

У дослідженнях щодо надмірної експресії PrP (C) за орієнтацією на ген було встановлено, що відсутність цих пріонів викликає проблеми з кровопостачанням деяких місць мозку (гостра ішемія головного мозку).

Це означає, що прионні білки функціонують як нейропротектори. Крім того, було показано, що перенапруження PrP (C) може зменшити або поліпшити травми, викликані ішемією.

Периферична нервова система

Нещодавно була виявлена ​​фізіологічна роль Prp (C) у підтримці периферичного мієліну.

Під час лабораторного дослідження було виявлено, що за відсутності прионного білка лабораторні миші розвивали дефіцит у нервах, які переносять інформацію з головного та спинного мозку, у тому, що називається периферичною нейропатією.

Загибель клітин

Є деякі білки, схожі на пріони, і вони розташовані в інших частинах тіла, крім мозку.

Функції таких білків - ініціювати, регулювати та / або контролювати загибель клітин, коли організм атакується (наприклад, вірусами), запобігаючи таким чином поширення збудника.

Ця своєрідна функція цих білків змушує дослідників задуматися про можливе значення неінфекційних пріонів у боротьбі із збудниками хвороб.

Довготривала пам’ять

Дослідження, проведене в Інституті Stowers в штаті Міссурі, США, показало, що пріони PrP можуть грати певну роль у підтримці довготривалої пам’яті.

Дослідження показало, що певні прионні білки можна контролювати для роботи у підтримці фізіологічних функцій довготривалої пам'яті.

Оновлення стовбурових клітин

Дослідження прионних білків, які експресуються в стовбурових клітинах тканини крові, виявило, що всі ці стовбурові клітини (гемопоетичні) експресують прионні білки в їх клітинній мембрані. Тож вважається, що вони беруть участь у складному і дуже важливому процесі оновлення клітин.

Хвороби, викликані прионами

Патології пріонного походження визнаються прогресуючими дегенеративними порушеннями мозку. Вони можуть нападати на велику рогату худобу, оленів, карібу, овець і навіть людей.

Ці захворювання викликані зміною в структурі білків PrP (C) і специфічні функції яких досі не визначені. Прионні патології можуть виникати без відомих причин. Вони можуть мати спадкове генетичне походження, а також можуть передаватися інфекційно-заразним шляхом.

Пріони викликають сімейні, спорадичні та заразні захворювання. Сімейні прионні захворювання - це такі, які є спадковими. Спорадичні патології є найбільш поширеними і протікають без відомих причин.

Заразні захворювання вважаються рідкісними, вони передаються людиною людині, тварині тварині, людині тварині і навпаки. Причини різноманітні і варіюються від споживання забрудненого м’яса, канібалізму, переливання, до поводження із забрудненим хірургічним обладнанням.

Найпоширенішими прионними захворюваннями є:

Хвороба Кройцфельдта-Якоба (CJD)

Вважається найпоширенішим прионним захворюванням серед людей, це космополітична хвороба, тобто має всесвітнє поширення. Він може бути спадковим (сімейним), спорадичним або інфекційним.

Пацієнти мають такі симптоми, як недоумство, ривки або раптові мимовільні рухи та дефіцит центральної нервової системи.

Залежно від лікування та форми захворювання, смерть може настати від 4 місяців до 2 років після набуття захворювання. Діагноз поставити важко, він зазвичай робиться посмертно, під час розтину.

Легка фотомікрографія тканини мозку, що виявляє наявність типових амілоїдних бляшок, виявлених у варіантному випадку хвороби Кройцфельдта-Якоба. Отримано та відредаговано у: Постачальники вмісту: CDC / Тереза ​​Хамметт Кредит на фото: Шериф Закі; МД; Кандидат наук; Вунь-Джу Шие; МД; Кандидат наук; MPH, через Wikimedia Commons

Хвороба Герстмана-Штраусслера-Шейкера

Це захворювання, спричинене пріонами при спадковому або аутосомно-домінантному інфекційному процесі мозку. Хвороба проявляється у людей віком від 40 до 60 років.

У цих людей виникають проблеми з артикуляцією слів (дизартрія), ривками або різкими мимовільними рухами, при цьому агресивність є частою.

Вони представлені з мозочковою дегенерацією, що супроводжується нестійкою ходою. Серед інших симптомів також можна спостерігати гіпорефлексію, глухоту, параліч погляду, слабоумство. Тривалість життя приблизно 5 років або трохи довше.

Прионопатія зі змінною чутливістю до протеази

Це дуже рідкісне захворювання, до того, що діапазон його виникнення становить 2 - 3 випадки на 100 мільйонів жителів. Патологія схожа на хворобу Герстмана-Штраусслера-Шейкера.

Клінічні прояви білка вказують на низьку стійкість до протеаз, деякі більше, а інші менш чутливі до цих ферментів.

Симптоми, які виникають у пацієнтів, це: проблеми з порушенням мови та когнітивних функцій, втрата нейронів у зоні, де мозок контролює рухи та виконує координацію м’язів.

Захворювання поширене у пацієнтів літнього віку (70 років), а приблизна тривалість життя після зараження становить приблизно 20 місяців.

Смертельна безсоння

Це спадкове або сімейне захворювання, воно може виникати також епізодично. Захворювання, як відомо, обумовлено спадковою або аутосомно-домінантною мутацією.

Пацієнти представляють такі симптоми, як кумулятивні проблеми зі сном та підтриманням сну, недоумство, порушення когнітивних функцій, навіть проблеми гіпертонічної хвороби, тахікардія, гіпергідроз та ін.

Вік, на який він впливає, досить широкий - від 23 до 73 років, проте середній вік - 40 років. Тривалість життя одного разу зараженого становить трохи більше 6 років.

Куру

Ця пріонна хвороба була виявлена ​​лише у жителів Папуа-Нової Гвінеї. Це захворювання, пов’язане з канібалізмом і культурною традицією обряду оплакування мертвих, де ці люди їдять мозок або людську плоть.

Люди, які переносять хворобу, зазвичай мають неконтрольовані та мимовільні рухи в різних частинах тіла.

Вони представляють тремор, втрату контролю над рухами та втрату м'язової координації. Тривалість життя інфікованих людей - два роки.

Хвороби у тварин

Серед патологій, що утворюються прионами у тварин, є губчаста губчаста енцефалопатія. Ця хвороба спричинила хаос в Європі, в галузі охорони здоров'я, здоров'я тварин та в економіці постраждалих країн.

Інші захворювання у тварин включають скрейпі, трансмісивну енкофалопатію норки, хронічну хворобу травлення (у оленів) та котячу спонгіформну енцефалопатію.

Ці захворювання, як і ті, які представлені у людей, не мають ефективного лікування, тому профілактика є важливою, особливо після інфекцій у людей, які відбулися внаслідок споживання м'яса від заражених корів.

Лікування

На сьогоднішній день не відомо жодного ліку від прионних захворювань. Лікування симптоматичне. Пацієнтам рекомендується планувати паліативну допомогу та генетичне тестування та рекомендувати консультацію для членів сім'ї.

Широке різноманіття ліків було випробувано у пацієнтів із прионними захворюваннями, такими як противірусні препарати, протипухлинні препарати, такі препарати, як Паркінсон, лікування імунодепресії, антибіотики, протигрибкові засоби, навіть антидепресанти.

Однак наразі немає доказів, які б свідчили про те, що деякі з них зменшують симптоми або покращують виживаність пацієнтів.

Профілактика

Пріони стійкі до різноманітних фізичних та хімічних змін. Однак застосовуються різні методики, щоб уникнути зараження пацієнтів забрудненими хірургічними інструментами.

Серед найбільш використовуваних методів - стерилізувати обладнання в автоклаві при 132 ° С протягом однієї години, а потім занурити інструменти в гідроксид натрію принаймні ще на одну годину.

З іншого боку, Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) розробила заходи щодо запобігання поширенню прионних захворювань. Ця організація встановлює норми поводження із забороненими або потенційно ризикованими тканинами, такими як: очі, мозок, кишечник, мигдалини та спинний мозок.

Список літератури

1. Пріон, інфекційний агент. Відновлено з britannica.com.
2. Що таке Пріон? Відновлено з веб-сайту scienceamerican.com.
3. ПК Калікірі, Р. Г. Сачан. 2003. Приони - білкові інфекційні частинки. Журнал Індійської академії клінічної медицини.
4. Пріон. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
5. К. М. Пан, М. Болдуін, Дж. Нгуен, М. Гассет, А. Сербан, Д. Грот, І. Мелхорн, З. Хуанг, Р. Дж. Флеттерік, Ф. Е. Коен (1993). Перетворення альфа-спіралей у бета-листи характерно для утворення прионних білків скрепі. Праці Національної академії наук Сполучених Штатів Америки.
6. М.-А. Вульф, А. Сенатор і А. Агуззик (2017). Біологічна функція клітинного прионного білка: оновлення. BCM Біологія.
7. ЧК Чжан, А. Д. Стіл, С. Ліндквіст, Х. Ф. Лодіш (2006). Пріонний білок експресується на тривалій репопуляції гемопоетичних стовбурових клітин і важливий для їх самовідновлення. Праці Національної академії наук Сполучених Штатів Америки.
8. Огляд захворювань пріонів (трансмісивні спонгіформні енцефалопатії), отримані з сайту msdmanuals.com.
9. Е. Арранц-Мартинес, Г. Трилло-Санчес-Редондо, А. Руїс-Гарсія, С. Арес-Бланко (2010). Прионпатії: прионні енцефалопатії. Сімейна медицина. SEMERGEN.