PRIONLAR: ÖZELLIKLERI, YAPISI, IŞLEVLERI, HASTALIKLARI - BIYOLOJI - 2024

Prionlar enfeksiyöz ajanlar olarak hareket nükleik asit genom ya da olmayan proteinlerdir. "Prion" terimi, proteinli bulaşıcı parçacık anlamına gelir (İngiliz Proteinli Bulaşıcı Parçacıklardan) ve nörolog ve Nobel Ödülü sahibi Stanley B. Prusiner tarafından icat edilmiştir.

1982'de Prusiner ve meslektaşları, Creutzfeldt-Jakob hastalıklarının (insanlarda) ve sığır süngerimsi ensefalopatisinin nedenlerini incelerken bulaşıcı bir protein parçacığı tanımladılar.

Sığır prion proteini kalıntıları. 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. ve RCSB'den Wikimedia Commons aracılığıyla alınmış ve düzenlenmiştir.

Bu nadir bulaşıcı ajanlar, normal hücrelerin zarında, sadece yanlış katlanmış proteinler olarak ve / veya anormal üç boyutlu bir yapı ile bulunur. Bu proteinler, birçok dejeneratif hastalıktan ve sinir dokularını ve beynin yapısını etkileyen çok yüksek ölüm oranlarından sorumludur.

Ayrıca prion hastalıkları olarak da adlandırılır. İnsanları etkileyen en önemlileri arasında kuru, Gerstmann-Sträussler-Scheinker hastalığı, Creutzfeldt-Jakob sendromu ve ölümcül ailesel uykusuzluk var.

Genel özellikleri

Prionlar, hücre zarlarında bulunan protein yapılarıdır. Bu proteinler, değişmiş bir şekle veya yapıya sahiptir.

Çarpmasıyla ilgili olarak, scrapie hastalığında olduğu gibi, formların dönüştürülmesiyle elde edilir. Bu hastalıkta, prionlar, PrP (Sc) izoformuna dönüşümü uyarmak için PrP (C) (değiştirilmemiş yapıda prion proteinleri) görevlendirir.

Bu, bulaşıcı materyali yayan ve dolayısıyla hastalığın sulanmasına izin veren bir zincirleme reaksiyon oluşturur. Bu dönüşüm sürecinin nasıl gerçekleştiği hala bilinmemektedir.

Yayılma kabiliyetine sahip bu olağandışı proteinlerin nükleik asitleri yoktur. Bunun kanıtı, X ışınlarına ve ultraviyole radyasyona dayanıklı olmalarıdır. Bu ajanlar nükleik asitleri kolaylıkla parçalamaktadır.

Prionları (PrP) oluşturan prion proteinleri, sadece insanlarda değil, diğer sağlıklı omurgalılarda da tüm vücutta bulunur. Bu proteinler genellikle proteazlara (proteinleri katalize eden enzimler) dirençlidir.

İnsan vücudundaki enfeksiyöz olmayan proteinin normal formu olan PrP (C) prion proteinlerinin yararlılığı hakkında çok az şey bilinmektedir.

Bununla birlikte, bazı araştırmacılar, farelerde bu proteinlerin periferik sinir sistemi hücrelerinde miyelin onarımını aktive ettiğini göstermeyi başardılar. Bunların yokluğunun da bu tür sinir hücrelerinin demiyelinasyonuna neden olduğu gösterilmiştir.

Yapılar

Prionların yapısı hakkında sahip olunan bilgiler esas olarak Escherichia coli bakterisinde yapılan incelemelerde yatmaktadır.

Çalışmalar, PrP (C) (normal) ve PrP (Sc) (bulaşıcı) zincirindeki polipeptidlerin amino asitlerin bileşiminde aynı olduğunu, ancak 3D konformasyonları ve katlanmaları bakımından farklılık gösterdiğini göstermiştir.

PrP (C)

Bu bulaşıcı olmayan prionlar, insanlarda 209 amino aside sahiptir. Disülfür bağları var. Yapısı alfa-sarmaldır, yani spiral şekilli amino asitlere (alfa sarmallar) ve birkaç düz amino asit şeridine (beta yapraklara) sahiptir.

Bu protein, santrifüjleme ile ayrılamaz, bu da onun çökelemez olduğu anlamına gelir. Proteinaz K adı verilen geniş spektrumlu serin proteaz tarafından kolayca sindirilir.

PrP (Sc)

PrP (C) yi bulaşıcı PrP (Sc) izoformlarına ve anormal bir konfigürasyon veya şekle dönüştüren bulaşıcı bir proteindir.

3D yapısı hakkında çok az şey biliniyor, ancak birkaç sarmal şekle ve daha düz iplere veya beta yapraklara sahip olduğu bilinmektedir. İzoforma geçiş, prion hastalıklarının en önemli olayı olarak bilinen şeydir.

Özellikleri

Hücresel prion proteinleri, çok çeşitli organ ve dokuların hücre yüzeyinde bulunur. Vücuttaki prionların fizyolojik işlevleri hakkında çok az şey bilinmektedir. Öyle olsa bile, farelerde yapılan deneyler, aşağıdakiler gibi olası işlevleri gösterir:

Metabotropik glutamat reseptörleri ile

PrP (C) 'nin glutamat reseptörleri (iyonotropik ve metabotropik) ile etki ettiği gösterilmiştir. PrP (C), hücre yüzeyi Ap peptidinin sinaptotoksik oligomerleri için bir reseptör olarak yer alır.

Embriyonik gelişimde

Murinae ailesinin farelerinde, prion proteinleri PrP (C) 'nin embriyonik gelişimde implantasyondan birkaç gün sonra eksprese edildiği bulunmuştur.

Bu, bu küçük memelilerin gelişiminde rol oynadıklarını gösterir. Araştırmacılara göre nörogenezin düzenlenmesiyle ilgili olan rol (nöronların akson ve dendritlerinin üretimi).

Ayrıca aksonal büyümeye de etki ederler. Bu prion proteinleri, serebellar devrenin gelişiminde bile rol oynar. Bu nedenle, bu PrP (C) prionlarının yokluğunun, kemirgenlerin motor gelişiminde bir gecikmeye yol açtığına inanılmaktadır.

Nöroprotektif

PrP (C) 'nin gen oryantasyonu ile aşırı ekspresyonu üzerine yapılan çalışmalarda, bu prionların yokluğunun beyindeki bazı yerlere (akut serebral iskemi) kan beslemesinde sorunlara neden olduğu bulunmuştur.

Bu, prion proteinlerinin nöroprotektörler olarak işlev gördüğü anlamına gelir. Ek olarak, aşırı PrP (C) ekspresyonunun iskeminin neden olduğu yaralanmaları azaltabileceği veya iyileştirebileceği gösterilmiştir.

Periferik sinir sistemi

Son zamanlarda, periferal miyelinin korunmasında Prp (C) 'nin fizyolojik rolü keşfedildi.

Bir laboratuvar çalışması sırasında, prion proteininin yokluğunda, laboratuvar farelerinin beyin ve omurilikten bilgi taşıyan sinirlerde periferik nöropati denen eksiklikler geliştirdiği keşfedildi.

Hücre ölümü

Prionlara benzeyen bazı proteinler vardır ve bunlar beyinden ziyade vücudun diğer bölgelerinde bulunur.

Bu tür proteinlerin işlevleri, organizma saldırıya uğradığında (örneğin vironlar tarafından) hücre ölümünü başlatmak, düzenlemek ve / veya kontrol etmek, böylece patojenin yayılmasını önlemektir.

Bu proteinlerin bu özel işlevi, araştırmacıların patojenlerle mücadelede bulaşıcı olmayan prionların olası önemi hakkında düşünmelerini sağlar.

Uzun süreli hafıza

ABD Missouri'deki Stowers Enstitüsü'nde yürütülen bir araştırma, PrP prionlarının uzun süreli hafızayı korumada rol oynayabileceğini gösterdi.

Çalışma, belirli prion proteinlerinin uzun süreli belleğin fizyolojik işlevlerini sürdürmek için kontrol edilebileceğini ortaya koydu.

Kök hücre yenilenmesi

Kan dokusu kök hücrelerinde ifade edilen prion proteinleri üzerine yapılan bir araştırma, tüm bu kök hücrelerin (hematopoietik) hücre zarlarında prion proteinlerini ifade ettiğini ortaya çıkardı. Bu yüzden karmaşık ve çok önemli hücre yenilenme sürecine katıldıklarına inanılıyor.

Prionların neden olduğu hastalıklar

Prion kaynaklı patolojiler, ilerleyici dejeneratif beyin bozuklukları olarak kabul edilmektedir. Sığır, geyik, karibu, koyun ve hatta insanlara saldırabilirler.

Bu hastalıklara PrP (C) proteinlerinin yapısındaki bir değişiklik neden olur ve bunların spesifik fonksiyonları bugün hala belirsizdir. Prion patolojileri, bilinen bir neden olmadan ortaya çıkabilir. Kalıtsal bir genetik kökene sahip olabilirler ve ayrıca bulaşıcı-bulaşıcı bir şekilde de bulaşabilirler.

Prionlar ailesel, sporadik ve bulaşıcı hastalıklara neden olur. Ailevi prion hastalıkları kalıtsal olanlardır. Sporadik patolojiler en yaygın olanıdır ve bilinen nedenler olmadan ortaya çıkar.

Bulaşıcı hastalıklar nadir kabul edilir, insandan insana, hayvandan hayvana, insandan hayvana ve tam tersi bulaşıcıdır. Sebepler çok sayıdadır ve kontamine et tüketiminden, yamyamlıktan, transfüzyonlardan kontamine cerrahi ekipmanın kullanımına kadar çeşitlilik gösterir.

En yaygın prion hastalıkları şunlardır:

Creutzfeldt-Jakob hastalığı (CJD)

İnsanlar arasında en sık görülen prion hastalığı olarak kabul edilen kozmopolit bir hastalıktır yani dünya çapında yayılış gösterir. Kalıtsal (ailesel), sporadik veya bulaşıcı olabilir.

Hastalar demans, sarsıntılar veya ani istemsiz hareketler ve merkezi sinir sisteminde eksiklikler gibi semptomlarla başvurur.

Hastalığın tedavisine ve şekline bağlı olarak, hastalığın kazanılmasından sonraki 4 ay ile 2 yıl arasında ölüm gerçekleşebilir. Tanı koymak zordur, genellikle otopsi sırasında otopsi sırasında yapılır.

Beyin dokusunun ışık fotomikrografisi, Creutzfeldt-Jakob hastalığının bir varyant vakasında bulunan tipik amiloid plaklarının varlığını ortaya çıkarır. Alınan ve düzenleyen: İçerik Sağlayıcılar: CDC / Teresa Hammett Fotoğraf Kredisi: Sherif Zaki; MD; Doktora; Wun-Ju Shieh; MD; Doktora; MPH, Wikimedia Commons aracılığıyla

Gerstmann-Sträussler-Scheinker hastalığı

Kalıtsal veya otozomal dominant enfeksiyöz beyin sürecinde prionların neden olduğu bir hastalıktır. Hastalık, 40 ila 60 yaş arası insanlarda kendini gösterir.

Bu insanlar, kelimeleri (dizartri), sarsıntıları veya ani istemsiz hareketleri ifade etmek için problemler gösterir, saldırganlık sıktır.

Kararsız yürüyüşün eşlik ettiği serebellar dejenerasyonla başvururlar. Diğer semptomların yanı sıra hiporefleksi, sağırlık, bakışta felç, demans gözlemlemek de mümkündür. Yaşam beklentisi yaklaşık 5 yıl veya biraz daha uzundur.

Proteaza değişken duyarlılık gösteren prionopati

100 milyon kişi başına 2 ila 3 vaka ortaya çıktığı noktaya kadar çok nadir bir hastalıktır. Patoloji Gerstmann-Sträussler-Scheinker hastalığına benzer.

Proteinin klinik tezahürleri, proteazlara karşı düşük direnci gösterir, bazıları bu enzimlere karşı daha fazla ve diğerleri daha az duyarlıdır.

Hastaların sunduğu semptomlar şunlardır: konuşma ve bilişsel bozuklukla ilgili sorunlar, beynin hareketleri kontrol ettiği ve kas koordinasyonunu gerçekleştirdiği bölgedeki nöron kaybı.

Hastalık yaşlı hastalarda (70 yaş) yaygındır ve enfekte olduktan sonra tahmini yaşam süresi yaklaşık 20 aydır.

Ölümcül uykusuzluk

Kalıtsal veya ailesel bir hastalıktır, sporadik olarak da ortaya çıkabilir. Hastalığın kalıtsal veya otozomal dominant bir mutasyona bağlı olduğu bilinmektedir.

Hastalar uykuda ve uykuyu sürdürmede kümülatif problemler, demans, bilişsel bozukluk, hatta hipertansiyon problemleri, taşikardi, hiperhidroz ve diğerleri gibi semptomlar gösterirler.

Etkilediği yaş oldukça geniştir, 23 ile 73 arasında değişir, ancak ortalama yaş 40'dır. Bir kez enfekte olan yaşam süresi 6 yıldan biraz fazladır.

Kuru

Bu prion hastalığı sadece Papua Yeni Gine sakinlerinde tespit edildi. Yamyamlık ve bu insanların beyin veya insan eti yedikleri ölülerin yasını tutma töreninin kültürel geleneğiyle ilgili bir hastalıktır.

Hastalığı taşıyan kişiler genellikle vücudun farklı bölgelerinde kontrol edilemeyen ve istemsiz hareketlere sahiptir.

Titreme, hareketlerin kontrolünü kaybetme ve kas koordinasyonunun kaybı. Enfekte kişilerde yaşam beklentisi iki yıldır.

Hayvanlarda görülen hastalıklar

Hayvanlarda prionların ürettiği patolojiler arasında sığır spongiform ensefalopatisi vardır. Bu hastalık Avrupa'da, halk sağlığında, hayvan sağlığında ve etkilenen ülkelerin ekonomisinde hasara neden oldu.

Hayvanlardaki diğer hastalıklar arasında hurda, bulaşıcı vizon ensefalopatisi, kronik zayıflama hastalığı (geyiklerde) ve kedigil süngerimsi ensefalopatisi bulunur.

İnsanlarda görülenler gibi bu hastalıklar da etkili bir tedaviden yoksundur, bu nedenle, özellikle enfekte ineklerin etinin tüketilmesinin bir sonucu olarak insanlarda meydana gelen enfeksiyonlardan sonra önleme çok önemlidir.

Tedaviler

Bugüne kadar prion hastalıklarının bilinen bir tedavisi yoktur. Tedavi semptomatiktir. Hastalara palyatif bakım için planlama yapmaları önerilir ve aile üyeleri için genetik test ve danışmanlık önerilir.

Prion hastalıkları olan hastalarda, antiviraller, antitümörler, Parkinson gibi hastalıklar için ilaçlar, immünosupresyon tedavileri, antibiyotikler, antifungaller ve hatta antidepresanlar gibi çok çeşitli ilaçlar test edilmiştir.

Bununla birlikte, şu anda bunlardan bazılarının semptomları azalttığını veya hastaların sağkalımını iyileştirdiğini gösteren hiçbir kanıt yoktur.

önleme

Prionlar çeşitli fiziksel ve kimyasal değişikliklere karşı dirençlidir. Bununla birlikte, hastaların kontamine cerrahi aletlerle kontaminasyonunu önlemek için farklı teknikler kullanılmaktadır.

En yaygın kullanılan teknikler arasında, ekipmanı bir otoklavda 132 ° C'de bir saat sterilize etmek ve ardından aletleri en az bir saat daha sodyum hidroksit içine daldırmaktır.

Öte yandan dünya sağlık örgütü (WHO), prion hastalıklarının yayılmasını önlemek için önlemler geliştirmiştir. Bu kuruluş, gözler, beyin, bağırsak, bademcikler ve omurilik gibi yasaklanmış veya potansiyel olarak riskli dokuların işlenmesine yönelik düzenlemeler belirler.

Referanslar

1. Prion, Bulaşıcı Ajan. Britannica.com'dan kurtarıldı.
2. Prion nedir? Scientificamerican.com'dan kurtarıldı.
3. PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prionlar - Proteinli Bulaşıcı Parçacıklar. Journal, Indian Academy of Clinical Medicine.
4. Prion. En.wikipedia.org'dan kurtarıldı
5. KM Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, RJ Fletterick, FE Cohen (1993). Scrapie prion proteinlerinin oluşumunda alfa-helislerin beta-yaprak özelliklerine dönüşümü. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri.
6. M.-A. Wulf, A. Senatore ve A. Aguzzic (2017). Hücresel prion proteininin biyolojik işlevi: bir güncelleme. BCM Biyolojisi.
7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Prion proteini, uzun süreli yeniden popülasyon yapan hematopoietik kök hücrelerde eksprese edilir ve kendilerini yenilemeleri için önemlidir. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri.
8. Prion Hastalıklarının Gözden Geçirilmesi (Bulaşıcı Spongiform Ensefalopatiler) msdmanuals.com adresinden erişildi.
9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpatiler: prion ensefalopatileri. Aile hekimliği. SEMERGEN.