ลักษณะพรีออนโครงสร้างหน้าที่การทำงานของโรค

พรีออน พวกเขาเป็นโปรตีนที่ไม่มีจีโนมหรือกรดนิวคลีอิกซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวแทนของการติดเชื้อ คำว่า "พรีออน" หมายถึงอนุภาคติดเชื้อโปรตีน (จากอนุภาคติดเชื้ออังกฤษโปรตีน) และได้รับการประกาศเกียรติคุณจากนักประสาทวิทยาและผู้ชนะของรางวัลโนเบลสแตนลี่ย์บี Prusiner.

ในปีพ. ศ. 2525 Prusiner และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ระบุอนุภาคโปรตีนที่ติดเชื้อในขณะที่ศึกษาสาเหตุของโรค Creutzfeldt-Jakob (ในมนุษย์) และโรคสมองอักเสบในสมอง.

สารติดเชื้อที่หายากเหล่านี้พบได้ในเยื่อหุ้มเซลล์ปกติเป็นเพียงโปรตีนที่ผิดและ / หรือมีโครงสร้างสามมิติที่ผิดปกติ โปรตีนเหล่านี้มีหน้าที่ในการป้องกันโรคความเสื่อมต่างๆและการตายสูงมากที่ส่งผลกระทบต่อเนื้อเยื่อประสาทและโครงสร้างสมอง.

พวกเขาจะเรียกว่าโรคพรีออน ในบรรดาสิ่งที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลกระทบต่อมนุษย์ ได้แก่ คุรุโรค Gerstmann-Sträussler-Scheinker, โรค Creutzfeldt-Jakob และโรคนอนไม่หลับที่ร้ายแรงถึงชีวิต.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
• 2 โครงสร้าง
  • 2.1 PrP (C)
  • 2.2 PrP (Sc)
• 3 ฟังก์ชั่น
  • 3.1 กับผู้รับกลูตาเมต metabotropic
  • 3.2 ในการพัฒนาของตัวอ่อน
  • 3.3 นักประสาทวิทยา
  • 3.4 ระบบประสาทส่วนปลาย
  • 3.5 การตายของเซลล์
  • 3.6 หน่วยความจำระยะยาว
  • 3.7 การต่ออายุเซลล์ต้นกำเนิด
• 4 โรคที่เกิดจากพรีออน
  • 4.1 โรค Creutzfeldt-Jakob (CJD)
  • 4.2 โรค Gerstmann-Sträussler-Scheinker
  • 4.3 Prionopathy ที่มีความไวต่อตัวแปรโปรตีเอส
  • 4.4 โรคนอนไม่หลับตาย
  • 4.5 Kuru
  • 4.6 โรคในสัตว์
• 5 การรักษา
• 6 การป้องกัน
• 7 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

พรีออนเป็นโครงสร้างโปรตีนที่มีอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือโครงสร้าง [PrP (Sc)].

ในเรื่องของการคูณมันสามารถทำได้โดยการแปลงรูปแบบเช่นในกรณีของโรค scrapie ในโรคนี้พรีออนรับสมัคร PrP (C) (โปรตีนพรีออนของโครงสร้างที่ไม่ถูกรบกวน) เพื่อกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนเป็นไอโซฟอร์มของ PRP (Sc).

สิ่งนี้สร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่แพร่กระจายวัสดุติดเชื้อและดังนั้นจึงช่วยให้การชลประทานของโรค ยังไม่ทราบว่ากระบวนการแปลงนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร.

โปรตีนที่ผิดปกติเหล่านี้สามารถแพร่กระจายได้ไม่มีกรดนิวคลีอิก ข้อพิสูจน์เรื่องนี้คือพวกเขาสามารถต้านทานต่อรังสีเอกซ์และรังสีอัลตราไวโอเลต สารเหล่านี้ทำลายกรดนิวคลีอิกได้ง่าย.

โปรตีนพรีออนซึ่งประกอบไปด้วยพรีออน (PrP) นั้นพบได้ทั่วร่างกายไม่เพียง แต่ในมนุษย์เท่านั้น โปรตีนเหล่านี้โดยทั่วไปจะทนต่อโปรตีเอส (เอนไซม์ที่กระตุ้นโปรตีน).

มีคนรู้น้อยมากเกี่ยวกับประโยชน์ของโปรตีน prion PrP (C) ซึ่งเป็นโปรตีนปกติแบบไม่ติดเชื้อในร่างกายมนุษย์.

อย่างไรก็ตามนักวิจัยบางคนได้แสดงให้เห็นว่าในหนูโปรตีนเหล่านี้เปิดใช้งานการซ่อมแซมไมอีลินในเซลล์ของระบบประสาทส่วนปลาย มันยังแสดงให้เห็นว่าการขาดสิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดการทำลายเซลล์ประสาทดังกล่าว.

โครงสร้าง

ความรู้ที่เรามีเกี่ยวกับโครงสร้างของพรีออนส่วนใหญ่อยู่ในการวิจัยดำเนินการกับแบคทีเรีย Escherichia coli.

การศึกษาเสร็จสิ้นแสดงให้เห็นว่าโพลีเปปไทด์ PrP (C) (ปกติ) และ PrP (Sc) (ติดเชื้อ) นั้นเหมือนกันในองค์ประกอบของกรดอะมิโน แต่พวกมันต่างกันในโครงสร้าง 3 มิติและในการพับ.

PrP (C)

พรีออนที่ไม่ติดเชื้อเหล่านี้มีกรดอะมิโน 209 ชนิดในมนุษย์ พวกเขามีพันธะซัลไฟด์ โครงสร้างของมันคืออัลฟาเฮลิคอลซึ่งหมายความว่ามันมีกรดอะมิโนรูปเกลียว (อัลฟาเอนริเก้) และกรดอะมิโนแบนไม่กี่เส้น (แผ่นเบต้า).

โปรตีนนี้ไม่สามารถแยกออกจากการปั่นแยกซึ่งหมายความว่ามันไม่สามารถตกตะกอนได้ มันถูกย่อยได้ง่ายโดยโปรตีเอสที่มีสเปกตรัมในวงกว้างที่เรียกว่า protease K.

PrP (Sc)

มันเป็นโปรตีนที่ติดเชื้อที่เปลี่ยน PrP (C) เป็น isoforms ที่ติดเชื้อ PrP (Sc) และมีรูปร่างหรือรูปร่างผิดปกติ.

มีน้อยมากที่รู้จักโครงสร้าง 3 มิติของมันอย่างไรก็ตามเป็นที่ทราบกันดีว่ามันมีรูปร่างเป็นเกลียวเล็กน้อยและมีลักษณะเป็นเส้นแบนหรือเบตามากขึ้น การเปลี่ยน isoform เป็นสิ่งที่เรียกว่าเป็นเหตุการณ์พื้นฐานของโรคพรีออน.

ฟังก์ชั่น

โปรตีนพรีออนของเซลล์ [Prp (C)] ตั้งอยู่บนผิวเซลล์ของอวัยวะและเนื้อเยื่อที่หลากหลาย มีน้อยมากที่รู้เกี่ยวกับหน้าที่ทางสรีรวิทยาของพรีออนในสิ่งมีชีวิต ถึงกระนั้นประสบการณ์ที่ทำในหนูก็บ่งบอกถึงฟังก์ชั่นที่เป็นไปได้เช่น:

ด้วยเครื่องรับกลูตาเมต metabotropic

มันแสดงให้เห็นว่า PrP (C) ทำหน้าที่กับตัวรับกลูตาเมต (ionotropic และ metabotropic) PrP (C) มีส่วนร่วมในการเป็นตัวรับสำหรับ oligomers synaptotoxic ของAβเปปไทด์บนพื้นผิวของเซลล์.

ในการพัฒนาของตัวอ่อน

ในหนูของตระกูล Murinae มันถูกค้นพบว่าโปรตีน prion (C) prion ถูกแสดงออกมาสองสามวันหลังจากการฝังในการพัฒนาของตัวอ่อน.

สิ่งนี้บ่งชี้ว่าพวกเขามีบทบาทในระหว่างการพัฒนาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็กเหล่านี้ บทบาทที่ตามนักวิจัยมีความสัมพันธ์กับการควบคุมของ neuritogenesis (การผลิตซอนและ dendrites ของเซลล์ประสาท).

พวกเขายังทำหน้าที่เกี่ยวกับการเจริญเติบโตของ axonal โปรตีนพรีออนเหล่านี้มีส่วนร่วมในการพัฒนาวงจรสมองน้อย ด้วยเหตุนี้จึงเชื่อว่าการที่ไม่มี prion เหล่านี้ PrP (C) นำไปสู่ความล่าช้าในการพัฒนามอเตอร์ของหนู.

ป้องกันเซลล์ประสาท

ในการศึกษา overexpression ของ PrP (C) โดยการวางแนวของยีนพบว่าการขาด prion เหล่านี้ทำให้เกิดปัญหากับการส่งเลือดไปยังบางส่วนของสมอง (สมองขาดเลือดเฉียบพลัน).

ซึ่งหมายความว่าโปรตีนพรีออนทำงานเป็นตัวป้องกันระบบประสาท นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของ PrP (C) ที่มากเกินไปสามารถลดหรือปรับปรุงแผลที่เกิดจากการขาดเลือด.

ระบบประสาทส่วนปลาย

หน้าที่ทางสรีรวิทยาของ Prp (C) ในการบำรุงรักษาไมอีลินส่วนปลายได้ถูกค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้.

ในระหว่างการศึกษาในห้องปฏิบัติการพบว่าในกรณีที่ไม่มีโปรตีนพรีออนหนูทดลองจะพัฒนาข้อบกพร่องของเส้นประสาทที่เคลื่อนย้ายข้อมูลจากสมองและไขสันหลังในสิ่งที่เรียกว่าเส้นประสาทส่วนปลาย.

เซลล์ตาย

มีโปรตีนบางชนิดที่มีลักษณะคล้ายกับพรีออนและอยู่ในส่วนอื่น ๆ ของร่างกายมากกว่าสมอง.

หน้าที่ของโปรตีนดังกล่าวคือการเริ่มต้นควบคุมและ / หรือควบคุมการตายของเซลล์เมื่อสิ่งมีชีวิตถูกโจมตี (โดย virions เป็นต้น) เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อโรค.

ฟังก์ชั่นที่แปลกประหลาดของโปรตีนเหล่านี้ทำให้นักวิจัยคิดถึงความสำคัญที่เป็นไปได้ของพรีออนที่ไม่ติดเชื้อในการต่อสู้กับเชื้อโรค.

หน่วยความจำระยะยาว

การศึกษาดำเนินการที่สถาบัน Stowers ในรัฐมิสซูรีสหรัฐอเมริกา แสดงให้เห็นว่าพรีออน PrP อาจมีบทบาทในการรักษาความจำระยะยาว.

การศึกษาพบว่าโปรตีนพรีออนบางอย่างสามารถควบคุมการทำงานในการบำรุงรักษาฟังก์ชั่นทางสรีรวิทยาของหน่วยความจำระยะยาว.

การต่ออายุเซลล์ต้นกำเนิด

จากการศึกษาโปรตีนพรีออนที่แสดงในเซลล์ต้นกำเนิดของเนื้อเยื่อเลือดพบว่าสเต็มเซลล์เหล่านี้ (เม็ดเลือด) แสดงโปรตีนพรีออนในเยื่อหุ้มเซลล์ ดังนั้นจึงเชื่อว่าพวกเขามีส่วนร่วมในกระบวนการที่ซับซ้อนและสำคัญมากในการต่ออายุเซลล์.

โรคที่เกิดจากพรีออน

พยาธิสภาพของแหล่งกำเนิดพรีออนเป็นความผิดปกติของสมองเสื่อม พวกเขาสามารถจู่โจมสัตว์วัวกวางกวางคาริบูแกะและแม้แต่มนุษย์.

โรคเหล่านี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีน PrP (C) และยังมีความไม่แน่นอนในการทำงานในปัจจุบัน โรคพรีออนสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่ทราบสาเหตุ พวกมันสามารถมีต้นกำเนิดทางพันธุกรรมที่สืบทอดมาและสามารถถ่ายทอดในลักษณะที่ติดต่อได้.

พรีออนเป็นสาเหตุของโรคในครอบครัวโรคประปรายและโรคติดต่อ โรคพรีออนสำหรับครอบครัวเป็นโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ พยาธิสภาพเป็นระยะ ๆ ที่พบบ่อยที่สุดและเกิดขึ้นโดยไม่ทราบสาเหตุ.

โรคติดต่อนั้นถือว่าเป็นของหายากพวกมันสามารถถ่ายทอดผ่านการติดต่อจากคนสู่คนสัตว์จากสัตว์สู่คนจากสัตว์สู่คนและในทางกลับกัน สาเหตุมีหลายช่วงตั้งแต่การบริโภคเนื้อสัตว์ที่ปนเปื้อนการกินเนื้อการถ่ายเลือดไปจนถึงการจัดการกับอุปกรณ์ผ่าตัดที่ปนเปื้อน.

โรคพรีออนที่พบมากที่สุดคือ:

โรค Creutzfeldt-Jakob (CJD)

ถือเป็นโรคพรีออนที่พบมากที่สุดในหมู่มนุษย์มันเป็นพยาธิวิทยาสากลที่เป็นของการกระจายทั่วโลก มันสามารถเกิดขึ้นได้ในทางพันธุกรรม (ครอบครัว), เป็นระยะ ๆ หรือวิธีการติดเชื้อ.

ผู้ป่วยมีอาการเช่นภาวะสมองเสื่อมกระตุกหรือเคลื่อนไหวกะทันหันโดยไม่ตั้งใจและข้อบกพร่องของระบบประสาทส่วนกลาง.

ขึ้นอยู่กับการรักษาและรูปแบบของโรคความตายสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่าง 4 เดือนถึง 2 ปีหลังจากได้รับโรค การวินิจฉัยเป็นเรื่องยากที่จะทำก็มักจะทำ โพสต์ morten, ระหว่างการชันสูตรพลิกศพ.

โรค Gerstmann-Sträussler-Scheinker

มันเป็นโรคที่เกิดจากพรีออนในกระบวนการที่ติดเชื้อที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมหรือ autosomal เด่น โรคนี้ปรากฏในผู้ที่มีอายุ 40 ถึง 60 ปี.

ผู้คนเหล่านี้มีปัญหาในการสื่อสารกับคำ (dysarthria) การกระตุกหรือการเคลื่อนไหวที่ไม่ตั้งใจอย่างฉับพลัน.

การเสื่อมของสมองน้อยพร้อมกับการเดินที่ไม่เสถียร นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะสังเกต hyporeflexia หูหนวกจ้องมองอัมพาตภาวะสมองเสื่อมในหมู่อาการอื่น ๆ อายุขัยประมาณ 5 ปีหรือนานกว่านั้นเล็กน้อย.

Prionopathy ที่มีความไวต่อตัวแปรโปรติเอส

มันเป็นโรคที่หายากมากจนถึงจุดที่เกิดขึ้นในช่วง 2 ถึง 3 รายต่อประชากร 100 ล้านคน พยาธิวิทยามีความคล้ายคลึงกับโรค Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

อาการทางคลินิกของโปรตีนบ่งชี้ว่ามีความต้านทานต่อโปรตีเอสต่ำบางชนิดมีมากขึ้นและอื่น ๆ ที่ไวต่อเอนไซม์เหล่านี้น้อย.

อาการที่ผู้ป่วยนำเสนอคือ: ปัญหาเกี่ยวกับการพูดและการเสื่อมของความรู้ความเข้าใจ, การสูญเสียของเซลล์ประสาทในพื้นที่ที่สมองควบคุมการเคลื่อนไหวและดำเนินการประสานงานของกล้ามเนื้อ.

โรคนี้พบได้บ่อยในผู้ป่วยอายุสาม (70 ปี) และเวลาชีวิตโดยประมาณเมื่อติดเชื้อประมาณ 20 เดือน.

โรคนอนไม่หลับตาย

มันเป็นโรคทางพันธุกรรมหรือตระกูลก็สามารถเกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ เป็นที่ทราบกันดีว่าโรคนี้เกิดจากการผ่าเหล่าทางพันธุกรรมหรือ autosomal.

ผู้ป่วยที่มีอาการสะสมเช่นปัญหาในการนอนและหลับเสื่อมด้อยทางปัญญา, การแก้ปัญหาความดันโลหิตสูงหัวใจเต้นเร็วเหงื่อและอื่น ๆ.

อายุที่มีผลกระทบค่อนข้างกว้างเนื่องจากอยู่ในช่วงระหว่าง 23 ถึง 73 ปีอย่างไรก็ตามอายุเฉลี่ยอยู่ที่ 40 ปี เวลาของชีวิตเมื่อติดเชื้อเพียงแค่ 6 ปี.

คุรุ

โรคพรีออนนี้ถูกตรวจพบเฉพาะในชาวปาปัวนิวกินี มันเป็นโรคที่เกี่ยวข้องกับมนุษย์กินคนและประเพณีทางวัฒนธรรมของพิธีกรรมของการไว้ทุกข์ให้กับคนตายที่คนเหล่านี้กิน encephalon หรือเนื้อมนุษย์.

คนทั่วไปที่เป็นโรคนี้มีการเคลื่อนไหวที่ควบคุมไม่ได้และไม่สมัครใจในส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย.

พวกเขามีอาการสั่นสูญเสียการควบคุมการเคลื่อนไหวและการสูญเสียการประสานงานของกล้ามเนื้อ อายุขัยที่ยืนยาวของผู้ติดเชื้อคือสองปี.

โรคในสัตว์

ในบรรดาโรคที่ผลิตโดยพรีออนในสัตว์คือ encephalopathy วัว spongiform โรคนี้คร่าชีวิตผู้คนในยุโรปสุขภาพของประชาชนสุขภาพสัตว์และเศรษฐกิจของประเทศที่ได้รับผลกระทบ.

โรคอื่น ๆ ในสัตว์ scrapie, encephalopathy มิงค์ถ่ายทอดโรคเรื้อรังเสีย (กวาง) และแมวสมองฝ่อ.

โรคเหล่านี้เช่นเดียวกับผู้ที่นำเสนอในมนุษย์ขาดการรักษาที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้การป้องกันเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากที่ติดเชื้อในมนุษย์ได้เกิดขึ้นต่อไปนี้การบริโภคเนื้อจากวัวที่ติดเชื้อ.

การรักษา

จนถึงปัจจุบันยังไม่มีวิธีการรักษาโรค prion การรักษามีอาการ ผู้ป่วยจะได้รับคำแนะนำในการวางแผนการดูแลแบบประคับประคองและการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมและการให้คำปรึกษาแนะนำสำหรับสมาชิกในครอบครัว.

มันได้รับการพยายามหลากหลายของยาเสพติดในผู้ป่วยที่มีโรคพรีออนเช่นต้านไวรัสต้านยาเสพติดสำหรับโรคเช่นโรคพาร์กินสัน, การรักษาภูมิคุ้มกันยาปฏิชีวนะ antifungals ซึมเศร้าแม้กระทั่ง.

อย่างไรก็ตามยังไม่มีหลักฐานในปัจจุบันที่บ่งชี้ว่าบางส่วนของอาการเหล่านี้ลดลงหรือปรับปรุงความอยู่รอดของผู้ป่วย.

การป้องกัน

พรีออนทนต่อการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีที่หลากหลาย อย่างไรก็ตามมีการใช้เทคนิคต่าง ๆ เพื่อป้องกันการปนเปื้อนของผู้ป่วยด้วยเครื่องมือผ่าตัดที่มีการปนเปื้อน.

ท่ามกลางเทคนิคการใช้กันอย่างแพร่หลายก็คือการฆ่าเชื้ออุปกรณ์ในหม้อนึ่งความดันที่ 132 องศาเซลเซียสเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงและจากนั้นจุ่มเครื่องมือในโซเดียมไฮดรอกไซเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งชั่วโมง.

ในขณะที่องค์การอนามัยโลก (WHO) ได้พัฒนามาตรการเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของโรคพรีออน องค์กรนี้กำหนดบรรทัดฐานสำหรับการจัดการเนื้อเยื่อที่ต้องห้ามหรือที่อาจเป็นอันตรายเช่น: ดวงตา, ​​สมอง, ลำไส้, ต่อมทอนซิลและไขสันหลัง.

การอ้างอิง

1. พรีออนตัวแทนติดเชื้อ กู้คืนจาก britannica.com.
2. พรีออนคืออะไร กู้คืนจาก Scientificamerican.com.
3. ไปรษณียบัตร Kalikiri, R.G. สาจันทร์ 2546. พรีออน - อนุภาคติดเชื้อโปรตีน วารสารสถาบันการแพทย์คลินิกแห่งอินเดีย.
4. พรีออน สืบค้นจาก en.wikipedia.org
5. K.M. แพนเอ็มบอลด์วิน, เจเหงียนเอ็ม Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn ซีหวาง R.J. Fletterick เอฟอี โคเฮน (1993) แปลงของอัลฟาเอนริเก้เข้าสู่รุ่นเบต้าแผ่นองค์ประกอบในการก่อตัวของโปรตีนพรีออ scrapie การดำเนินการของ National Academy of Sciences ของสหรัฐอเมริกา.
6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017) ฟังก์ชั่นทางชีวภาพของโปรตีนพรีออนของเซลล์: การปรับปรุง ชีววิทยา BCM.
7. ไฟฟ้ากระแสตรง จาง, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2549) โปรตีนพรีออนจะแสดงในเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดเม็ดเลือดระยะยาว repopulating และเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการต่ออายุตัวเองของพวกเขา การดำเนินการของ National Academy of Sciences ของสหรัฐอเมริกา.
8. รีวิวของโรคที่ผลิตโดยพรีออน (encephalopathies สปองจิฟอร์ม transissible) ที่ดึงมาจาก msdmanuals.com.
9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010) Prionpathies: พรีออน encephalopathies เวชศาสตร์ครอบครัว SEMERGEN.