PRIONS: מאפיינים, מבנה, תפקודים, מחלות - ביולוגיה - 2025

פריונים הם חלבונים ללא בגנום חומצות גרעין או אשר פועלים כסוכני זיהומיות. המונח "פריון" פירושו חלקיק זיהומי חלבוני (מתוך חלקיקים זיהומיים חלבוניים באנגלית), והוא נטבע על ידי הנוירולוג וזוכה פרס נובל, סטנלי ב. פרוזינר.

בשנת 1982 זיהו פרוזינר ועמיתיו חלקיק חלבון זיהומי, תוך כדי בדיקת הגורמים למחלות קרוץ פלדט-יעקב (אצל בני אדם) ואנצפלופתיה של ספוגiform שור.

שאריות של חלבון פריון בקר. צולם ונערך מתוך: 23-230 לופז-גרסיה, פ., זאן, ר., רייק, ר. ווטריך, ק. ו RCSB, באמצעות ויקימדיה.

חומרים זיהומיים נדירים אלה נמצאים בקרום של תאים נורמליים, רק כחלבונים מקופלים שלא כהלכה ו / או בעלי מבנה תלת ממדי חריג. חלבונים אלו אחראים למחלות ניווניות מרובות ותמותה גבוהה מאוד המשפיעות על רקמות עצביות ועל מבנה המוח.

הם נקראים גם מחלות פריון. בין החשובים ביותר שמשפיעים על בני אדם הם קורו, מחלת גרסטמן-שטוסלר-שיינקר, תסמונת קרייצנפלד-יעקב ונדודי שינה משפחתיים קטלניים.

מאפיינים כלליים

פריונים הם מבני חלבון הקיימים בקרומי התא. לחלבונים אלה צורה או קונפורמציה משתנים.

לגבי הכפל שלה הוא מושג באמצעות המרה של צורות, כמו במקרה של מחלת סקראפי. במחלה זו, פריונים מגייסים PrP (C) (חלבוני הפריון של קונפורמציה ללא שינוי) כדי לעורר את ההמרה ל- isoform PrP (Sc).

זה מייצר תגובת שרשרת המפזרת את החומר הזיהומי ולכן מאפשר השקיה של המחלה. כיצד עדיין מתרחש תהליך המרה זה אינו ידוע.

לחלבונים החריגים הללו המסוגלים להפיץ אין חומצות גרעין. ההוכחה לכך היא שהם עמידים בפני קרני רנטגן וקרינה אולטרה סגולה. חומרים אלו מפרקים בקלות חומצות גרעין.

חלבוני פריון, אשר Prions (PrP) מהם מורכבים, נמצאים בכל הגוף, לא רק בבני אדם אלא בחוליות חוליות אחרות. חלבונים אלה עמידים בדרך כלל לפרוטאזות (אנזימים המזרזים חלבונים).

מעט מאוד ידוע על התועלת של חלבוני ה- PrP (C), הצורה התקינה של החלבון הלא זיהומי בגוף האדם.

עם זאת, כמה חוקרים הצליחו להראות כי בעכברים, חלבונים אלה מפעילים את תיקון המיאלין בתאים של מערכת העצבים ההיקפית. היעדרם של אלה הוכח גם כגורם להתפוררות תאי עצב מסוג זה.

מבנים

הידע שנמצא בנוגע למבנה של פריונים שוכן בעיקר בחקירות שנערכו בחיידק Escherichia coli.

מחקרים הראו כי הפוליפפטידים בשרשרת PrP (C) (רגילה) ו- PrP (Sc) (זיהומיות) זהים בהרכב חומצות האמינו, אך הם שונים זה מזה במבנה התלת-ממדי שלהם ובקיפול שלהם.

PrP (C)

לפריונים הלא זיהומיים הללו יש 209 חומצות אמינו בבני אדם. יש להם קשר דיסולפיד. המבנה שלה הוא אלפא-סלילי, כלומר יש לו חומצות אמינו בצורת ספירלה (מסות אלפא) וכמה גדילים שטוחים של חומצות אמינו (יריעות בטא).

לא ניתן להפריד בין חלבון זה על ידי צנטריפוגה, מה שמשמעותו שהוא אינו ניתן למשקעים. זה מתעכל בקלות על ידי פרוטאז הסרין הרחב המכונה פרוטאינאז K.

PrP (Sc)

זהו חלבון זיהומי שהופך את PrP (C) לאיזואפורמים של PrP (Sc) ועם תצורה או צורה לא תקינים.

מעט מאוד ידוע על מבנה התלת מימד שלה, עם זאת ידוע שיש לו מעט צורות סליליות ויותר גדילים שטוחים או יריעות בטא. המעבר לאיזופורם הוא מה שמכונה אירוע מרכזי של מחלות פריון.

מאפיינים

חלבוני פריון סלולריים ממוקמים על פני התא של מגוון רחב של איברים ורקמות. מעט מאוד ידוע על תפקודם הפיזיולוגי של פריונים בגוף. עם זאת, ניסויים שנעשו בעכברים מצביעים על פונקציות אפשריות, כגון:

עם קולטני גלוטמט מטבוטרופיים

הוכח כי PrP (C) פועלים עם קולטני גלוטמט (יונוטרופיים ומטבוטרופיים). PrP (C) משתתף כקולטן לאוליגומרים סינפטוטוקסיים של פני התא AP פפטיד.

בהתפתחות עוברית

בעכברים ממשפחת Murinae נמצא כי חלבוני הפריון PrP (C) התבטאו תוך מספר ימים לאחר ההשתלה, בהתפתחות העוברית.

זה מצביע על כך שהם ממלאים תפקיד במהלך התפתחותם של יונקים קטנים אלה. תפקיד שלדברי החוקרים קשור לוויסות הנוירוטוגנזה (ייצור אקסונים ודנדריטים של נוירונים).

הם פועלים גם על צמיחה אקסונאלית. חלבוני פריון אלה מעורבים אפילו בהתפתחות מעגל המוח הקטן. מסיבה זו, מאמינים כי היעדרם של פריוני PrP (C) אלה מביא לעיכוב בהתפתחות המוטורית של מכרסמים.

נוירו-מגן

במחקרים שנערכו על ביטוי יתר של PrP (C) על ידי אוריינטציה של גנים, נמצא כי היעדרם של פריונים אלו גורם לבעיות באספקת הדם למקומות מסוימים במוח (איסכמיה מוחית חריפה).

משמעות הדבר היא כי חלבוני פריון מתפקדים כמגנים עצביים. בנוסף, הוכח כי ביטוי יתר של PrP (C) יכול להפחית או לשפר פציעות הנגרמות כתוצאה מאיסכמיה.

מערכת העצבים ההיקפית

לאחרונה התגלה התפקיד הפיזיולוגי של Prp (C) בשמירה על מיאלין היקפי.

במהלך מחקר במעבדה התגלה כי בהיעדר חלבון הפריון, עכברי מעבדה פיתחו ליקויים בעצבים הנושאים מידע מהמוח ומחוט השדרה, במה שמכונה נוירופתיה היקפית.

מוות בתא

יש כמה חלבונים הדומים לפריונים, ואלה ממוקמים באזורים אחרים בגוף מאשר במוח.

תפקידם של חלבונים כאלה הוא ליזום, לווסת ו / או לשלוט במוות של תאים, כאשר תוקף האורגניזם (על ידי וירונים למשל), ובכך למנוע את התפשטות הפתוגן.

פונקציה ייחודית זו של חלבונים אלה גורמת לחוקרים לחשוב על החשיבות האפשרית של פריסים לא זיהומיים במאבק נגד פתוגנים.

זיכרון לטווח ארוך

מחקר שנערך במכון Stowers במיזורי, ארה"ב, הראה כי prions PrP עשויים למלא תפקיד בשמירה על זיכרון לטווח הארוך.

המחקר גילה כי ניתן לשלוט על חלבוני פריון מסוימים כדי לעבוד בשמירה על התפקודים הפיזיולוגיים של הזיכרון לטווח הארוך.

חידוש תאי גזע

מחקירה של חלבוני פריון המתבטאים בתאי גזע ברקמת הדם, עולה כי כל תאי הגזע הללו (המטופואטיים) מבטאים חלבוני פריון בממברנת התא שלהם. כך שמאמינים שהם משתתפים בתהליך המורכב והחשוב מאוד של חידוש התא.

מחלות הנגרמות על ידי פריונים

הפתולוגיות שמקורן בפריון מוכרות כהפרעות מוחיות ניווניות מתקדמות. הם יכולים לתקוף בקר, צבי, קרביו, כבשים ואפילו בני אדם.

מחלות אלה נגרמות כתוצאה משינוי במבנה חלבוני ה- PrP (C) ותפקידיו הספציפיים עדיין אינם בטוחים כיום. פתולוגיות פריון יכולות להתעורר ללא סיבה ידועה. הם יכולים לקבל מקור גנטי תורשתי והם יכולים להיות מועברים בצורה זיהומית-מדבקת.

פריונים גורמים למחלות משפחתיות, ספורדיות ומידבקות. מחלות פריון משפחתיות הן אלו הרשתיות. פתולוגיות ספרדיות הן הנפוצות ביותר ומתרחשות ללא סיבות ידועות.

מחלות מדבקות נחשבות לנדירות, הן ניתנות להעברה מאדם לאדם, מחיה לבעל חיים, אדם לחיה ולהיפך. הגורמים הם רבים ונעים בין צריכת בשר מזוהם, קניבליזם, עירויים וכלה בטיפול בציוד כירורגי מזוהם.

מחלות הפריון הנפוצות ביותר הן:

מחלת Creutzfeldt-Jakob (CJD)

נחשבת למחלת הפריון הנפוצה ביותר בקרב בני אדם, זוהי מחלה קוסמופוליטית, כלומר יש לה תפוצה עולמית. זה יכול להיות תורשתי (משפחתי), ספורדי או זיהומי.

חולים עם תסמינים כמו דמנציה, טלטולים או תנועות בלתי רצוניות פתאומיות, וחסרים במערכת העצבים המרכזית.

בהתאם לטיפול וצורת המחלה, המוות יכול להתרחש בין 4 חודשים לשנתיים לאחר רכישת המחלה. האבחנה קשה לביצוע, לרוב היא מתבצעת לאחר המוות, בזמן הנתיחה שלאחר המוות.

פוטו-מיקרוגרף קליל של רקמת המוח וחושף את נוכחותם של לוחות עמילואידים טיפוסיים שנמצאו במקרה שונה של מחלת Creutzfeldt-Jakob. צולם ונערך מתוך: ספקי תוכן: CDC / תרזה האמט. קרדיט צילום: שריף זכי; MD; דוקטורט; ווון-ג'ו שייה; MD; דוקטורט; MPH, באמצעות Wikimedia Commons

מחלת גרסטמן-שטוסלר-שיינקר

זו מחלה הנגרמת על ידי פריונים בתהליך מוחי זיהומי דומיננטי בירושה או אוטוזומלית. המחלה באה לידי ביטוי אצל אנשים בגילאי 40 עד 60 שנה.

אנשים אלו מפגינים בעיות במלים המפורסמות (דיסארתריה), טלטולים או תנועות בלתי רצוניות פתאומיות, כאשר האגרסיביות היא תכופה.

הם מראים ניוון מוחי מלווה בהליכה לא יציבה. ניתן גם להבחין בהיפפלקסיה, חירשות, שיתוק מבט, דמנציה, בין שאר הסימפטומים. תוחלת החיים היא כחמש שנים או קצת יותר.

פריאופתופתיה עם רגישות משתנה לפרוטאז

זוהי מחלה נדירה ביותר, עד כדי כך שטווח ההופעה שלה הוא 2-3 מקרים לכל 100 מיליון תושבים. הפתולוגיה דומה למחלת גרשטמן-שטוסלר-שיינקר.

הביטויים הקליניים של החלבון מעידים על עמידות נמוכה לפרוטאזות, חלקם יותר ואחרים פחות רגישים לאנזימים אלו.

התסמינים שמציגים המטופלים הם: בעיות דיבור ופגיעה קוגניטיבית, אובדן נוירונים באזור בו המוח שולט בתנועות ומבצע תיאום שרירים.

המחלה שכיחה בקרב קשישים (70 שנה) ואורך החיים המשוער לאחר שנדבק הוא כ- 20 חודשים.

נדודי שינה קטלניים

זו מחלה תורשתית או משפחתית, היא יכולה להופיע גם באופן ספורדי. ידוע שהמחלה נובעת ממוטציה תורשתית או אוטוזומלית דומיננטית.

חולים נמצאים עם תסמינים כמו בעיות מצטברות בשינה ושמירה על שינה, דמנציה, ליקוי קוגניטיבי, אפילו בעיות של יתר לחץ דם, טכיקרדיה, הזעת יתר ועוד.

הגיל בו הוא משפיע הוא די רחב, נע בין 23 ל 73 שנים, אולם הגיל הממוצע הוא 40 שנה. אורך החיים לאחר שנדבק הוא קצת יותר משש שנים.

קורו

מחלת פריון זו התגלתה רק אצל תושבי פפואה גינאה החדשה. זוהי מחלה הקשורה לקניבליזם ולמסורת התרבותית של טקס האבל המתים, שם אנשים אלה אוכלים מוח או בשר אנושי.

אנשים הנושאים את המחלה בדרך כלל סובלים מתנועות בלתי נשלטות ולא רצוניות באזורים שונים בגוף.

הם מציגים רעידות, אובדן שליטה בתנועות ואובדן הקואורדינציה השרירית. תוחלת החיים אצל נגועים היא שנתיים.

מחלות אצל בעלי חיים

בין הפתולוגיות המיוצרות על ידי פריונים בבעלי חיים היא אנצפלופתיה של בובנים. מחלה זו גרמה להרס באירופה, בבריאות הציבור, של בעלי החיים ובכלכלת המדינות הנגועות.

מחלות אחרות בבעלי חיים כוללות סקראפי, אנצפלופתיה של מינק מועבר, מחלת בזבוז כרוני (בצבאים), ואנצפלופתיה של ספוגiform חתולית.

מחלות אלה, כמו אלו המוצגות בבני אדם, חסרות טיפול יעיל, לכן מניעה חיונית במיוחד לאחר זיהומים בבני אדם שהתרחשו כתוצאה מצריכת בשר מפרות נגועות.

טיפולים

נכון להיום אין תרופה ידועה למחלות פריון. הטיפול הוא סימפטומטי. מומלץ לחולים לתכנן טיפול פליאטיבי ומומלץ על בדיקות גנטיות וייעוץ לבני משפחה.

מגוון רחב של תרופות נבדקו בחולים עם מחלות פריון, כמו אנטי-וירוסים, אנטי-גידולים, תרופות למחלות כמו פרקינסון, טיפולים לדיכוי חיסוני, אנטיביוטיקה, אנטי-פטריות, ואפילו תרופות נגד דיכאון.

עם זאת, אין כרגע הוכחות המצביעות על כך שחלק מאלו מפחיתים תסמינים או משפרים את הישרדותם של החולים.

מְנִיעָה

העקיצות עמידות בפני מגוון שינויים פיסיים וכימיים. עם זאת, נעשה שימוש בטכניקות שונות כדי למנוע זיהום של חולים עם מכשירים כירורגיים מזוהמים.

בין הטכניקות הנפוצות ביותר היא לעקר את הציוד בחיטוי אוטומטי ב 132 מעלות צלזיוס למשך שעה ואז לטבול את המכשירים בנתרן הידרוקסיד למשך שעה נוספת לפחות.

לעומת זאת, ארגון הבריאות העולמי (WHO) פיתח אמצעים למניעת התפשטות מחלות פריון. ארגון זה קובע נורמות לטיפול ברקמות אסורות או עלולות להיות מסוכנות כגון: עיניים, מוח, מעי, שקדים וחוט השדרה.

הפניות

1. פריון, סוכן זיהומי. התאושש מ- britannica.com.
2. מה זה פריון? התאושש מ- scientamerican.com.
3. PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prions - חלקיקים זיהומיים חלבוניים. כתב העת, האקדמיה ההודית לרפואה קלינית.
4. פריון. התאושש מ- 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). המרת האלפים מסייעים לתכונות של גליונות בטא בהיווצרותם של חלבוני ה- Scrapie Prion. המשך האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית.
6. אִמָא. Wulf, A. Senatore ו- A. Aguzzic (2017). הפונקציה הביולוגית של חלבון הפריון הסלולרי: עדכון. ביולוגיה של BCM.
7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). חלבון פריון בא לידי ביטוי בתאי גזע המורטופויטיים ארוכי טווח וחשובים להתחדשותם העצמית. המשך האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית.
8. סקירה של מחלות פריון (Encephalopathies Spongiform Transgissible) נשלחה מ- msdmanuals.com.
9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: אנצפלופתיות פריון. תרופה משפחתית. SERGERGEN.