PRION: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, BỆNH TẬT - SINH HỌC

Các prion là protein không có bộ gen axit nucleic hoặc hoạt động như tác nhân lây nhiễm. Thuật ngữ "prion" có nghĩa là hạt truyền nhiễm protein (từ tiếng Anh là Proteinaceous Infosystem Particles), và được đặt ra bởi nhà thần kinh học và người đoạt giải Nobel, Stanley B. Prusiner.

Năm 1982, Prusiner và các đồng nghiệp của ông đã xác định được một hạt protein truyền nhiễm, đồng thời nghiên cứu nguyên nhân của các bệnh Creutzfeldt-Jakob (ở người) và bệnh não thể xốp ở bò.

Dư lượng của protein prion bò. Lấy và chỉnh sửa từ: 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. và RCSB, qua Wikimedia Commons

Các tác nhân lây nhiễm hiếm gặp này được tìm thấy trong màng của tế bào bình thường, chỉ là các protein bị gấp khúc và / hoặc có cấu trúc ba chiều bất thường. Những protein này là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh thoái hóa và tỷ lệ tử vong rất cao ảnh hưởng đến các mô thần kinh và cấu trúc của não.

Chúng còn được gọi là bệnh prion. Trong số những bệnh quan trọng nhất ảnh hưởng đến con người chúng ta có bệnh kuru, bệnh Gerstmann-Sträussler-Scheinker, hội chứng Creutzfeldt-Jakob và chứng mất ngủ gia đình gây tử vong.

Đặc điểm chung

Prion là cấu trúc protein có trong màng tế bào. Những protein này có hình dạng hoặc cấu trúc bị thay đổi.

Đối với sự nhân lên của nó, nó đạt được thông qua việc chuyển đổi các hình thức, như trong trường hợp của bệnh xước. Trong bệnh này, prion tuyển dụng PrP (C) (các protein prion có cấu trúc không thay đổi) để kích thích chuyển đổi thành dạng đồng dạng PrP (Sc).

Điều này tạo ra một phản ứng dây chuyền làm lây lan vật chất lây nhiễm và do đó cho phép dịch bệnh lây lan. Quá trình chuyển đổi này xảy ra như thế nào vẫn chưa rõ.

Những protein bất thường này có khả năng nhân giống không có axit nucleic. Bằng chứng cho điều này là chúng có khả năng chống tia X và bức xạ cực tím. Các tác nhân này dễ dàng phá vỡ các axit nucleic.

Các protein Prion, trong đó có cấu tạo là prion (PrP), được tìm thấy khắp cơ thể, không chỉ ở người mà ở các động vật có xương sống khỏe mạnh khác. Các protein này thường đề kháng với các protease (enzym xúc tác protein).

Người ta biết rất ít về tính hữu dụng của các protein prion PrP (C), dạng protein không lây nhiễm bình thường trong cơ thể người.

Tuy nhiên, một số nhà nghiên cứu đã thành công khi chỉ ra rằng, ở chuột, những protein này kích hoạt quá trình sửa chữa myelin trong các tế bào của hệ thần kinh ngoại vi. Sự vắng mặt của những chất này cũng được chứng minh là gây ra sự khử men của các tế bào thần kinh như vậy.

cấu trúc

Kiến thức có được về cấu trúc của các prion chủ yếu nằm trong các cuộc điều tra được thực hiện ở vi khuẩn Escherichia coli.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các polypeptit trong chuỗi PrP (C) (bình thường) và PrP (Sc) (lây nhiễm) giống hệt nhau về thành phần của các axit amin, nhưng khác nhau về cấu trúc 3D và cách gấp của chúng.

PrP (C)

Những prion không lây nhiễm này có 209 axit amin ở người. Chúng có một liên kết disulfua. Cấu trúc của nó là xoắn alpha, có nghĩa là nó có các axit amin hình xoắn ốc (xoắn alpha) và một vài chuỗi axit amin phẳng (tấm beta).

Protein này không thể được tách ra bằng cách ly tâm, điều này có nghĩa là nó không thể lắng được. Nó được tiêu hóa dễ dàng nhờ protease serine phổ rộng gọi là proteinase K.

PrP (Sc)

Nó là một protein lây nhiễm biến PrP (C) thành dạng đồng dạng PrP (Sc) lây nhiễm và có cấu hình hoặc hình dạng bất thường.

Người ta biết rất ít về cấu trúc 3D của nó, tuy nhiên người ta biết rằng nó có ít hình dạng xoắn ốc và nhiều sợi dẹt hoặc tấm beta hơn. Sự chuyển đổi sang dạng isoform được gọi là sự kiện then chốt của các bệnh prion.

Đặc trưng

Protein prion tế bào nằm trên bề mặt tế bào của nhiều loại cơ quan và mô. Người ta biết rất ít về chức năng sinh lý của các prion trong cơ thể. Mặc dù vậy, các thí nghiệm được thực hiện trên chuột cho thấy các chức năng khả thi, chẳng hạn như:

Với các thụ thể glutamate metabotropic

Nó đã được chứng minh rằng PrP (C) hoạt động với các thụ thể glutamate (ionotropic và metabotropic). PrP (C) tham gia như một thụ thể cho các oligome độc tố tiếp hợp của peptide Aβ trên bề mặt tế bào.

Trong quá trình phát triển phôi thai

Ở những con chuột thuộc họ Murinae, các protein prion PrP (C) được tìm thấy được biểu hiện trong vòng vài ngày sau khi cấy, trong quá trình phát triển của phôi.

Điều này cho thấy chúng đóng một vai trò nào đó trong quá trình phát triển của những loài động vật có vú nhỏ này. Theo các nhà nghiên cứu, vai trò của nó liên quan đến việc điều chỉnh sự hình thành thần kinh (sản xuất sợi trục và đuôi gai của tế bào thần kinh).

Chúng cũng hoạt động trên sự phát triển theo trục. Các protein prion này thậm chí còn tham gia vào sự phát triển của mạch tiểu não. Do đó, người ta tin rằng sự thiếu vắng các prion PrP (C) này dẫn đến sự chậm phát triển vận động của loài gặm nhấm.

Bảo vệ thần kinh

Trong các nghiên cứu về sự biểu hiện quá mức của PrP (C) theo định hướng gen, người ta thấy rằng sự vắng mặt của các prion này gây ra các vấn đề với việc cung cấp máu đến một số nơi trong não (thiếu máu cục bộ não cấp tính).

Điều này có nghĩa là các protein prion có chức năng như chất bảo vệ thần kinh. Ngoài ra, nó đã được chứng minh rằng sự biểu hiện quá mức của PrP (C) có thể làm giảm hoặc cải thiện các tổn thương do thiếu máu cục bộ gây ra.

Hệ thần kinh ngoại biên

Gần đây vai trò sinh lý của Prp (C) trong việc duy trì myelin ngoại vi đã được phát hiện.

Trong một cuộc nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, người ta đã phát hiện ra rằng khi thiếu protein prion, chuột thí nghiệm bị thiếu hụt các dây thần kinh truyền thông tin từ não và tủy sống, được gọi là bệnh thần kinh ngoại biên.

Tế bào chết

Có một số protein tương tự như prion, và chúng nằm ở các bộ phận khác của cơ thể ngoài não.

Chức năng của các protein như vậy là khởi động, điều chỉnh và / hoặc kiểm soát quá trình chết của tế bào, khi sinh vật đang bị tấn công (ví dụ như viron), do đó ngăn chặn sự lây lan của mầm bệnh.

Chức năng đặc biệt này của các protein này khiến các nhà nghiên cứu suy nghĩ về tầm quan trọng có thể có của các prion không lây nhiễm trong cuộc chiến chống lại mầm bệnh.

Trí nhớ dài hạn

Một nghiên cứu được thực hiện tại Viện Stowers ở Missouri, Hoa Kỳ, cho thấy rằng các prion PrP có thể đóng một vai trò trong việc duy trì trí nhớ dài hạn.

Nghiên cứu cho thấy một số protein prion có thể được kiểm soát để hoạt động trong việc duy trì các chức năng sinh lý của trí nhớ dài hạn.

Đổi mới tế bào gốc

Một cuộc điều tra về protein prion được biểu hiện trong tế bào gốc mô máu, cho thấy rằng tất cả các tế bào gốc này (tạo máu) biểu hiện protein prion trong màng tế bào của chúng. Vì vậy người ta tin rằng chúng tham gia vào quá trình đổi mới tế bào phức tạp và rất quan trọng.

Bệnh do prion

Các bệnh lý có nguồn gốc prion được công nhận là các rối loạn thoái hóa não tiến triển. Chúng có thể tấn công gia súc, hươu, nai, tuần lộc, cừu và thậm chí cả con người.

Những bệnh này là do sự thay đổi cấu trúc của protein PrP (C) và các chức năng cụ thể của chúng ngày nay vẫn chưa được chắc chắn. Các bệnh lý Prion có thể phát sinh mà không rõ nguyên nhân. Chúng có thể có nguồn gốc di truyền di truyền và cũng có thể lây truyền theo con đường truyền nhiễm.

Prion gây ra các bệnh gia đình, lẻ tẻ và truyền nhiễm. Các bệnh prion gia đình là những bệnh có khả năng di truyền. Các bệnh lý lẻ tẻ là phổ biến nhất và xảy ra mà không rõ nguyên nhân.

Bệnh truyền nhiễm được coi là bệnh hiếm, lây từ người sang người, động vật sang động vật, người sang động vật và ngược lại. Các nguyên nhân có rất nhiều và bao gồm từ việc tiêu thụ thịt bị ô nhiễm, ăn thịt đồng loại, truyền máu, đến việc xử lý các thiết bị phẫu thuật bị ô nhiễm.

Các bệnh prion phổ biến nhất là:

Bệnh Creutzfeldt-Jakob (CJD)

Được coi là bệnh prion phổ biến nhất ở người, nó là một căn bệnh mang tính quốc tế, có nghĩa là nó có phân bố trên toàn thế giới. Nó có thể là di truyền (gia đình), lẻ tẻ hoặc truyền nhiễm.

Bệnh nhân có các triệu chứng như mất trí nhớ, giật hoặc cử động đột ngột không tự chủ, và suy giảm hệ thần kinh trung ương.

Tùy thuộc vào phương pháp điều trị và hình thức của bệnh, tử vong có thể xảy ra từ 4 tháng đến 2 năm sau khi mắc bệnh. Chẩn đoán khó thực hiện, nó thường được thực hiện sau khi khám nghiệm tử thi, trong quá trình khám nghiệm tử thi.

Hình ảnh vi mô nhẹ của mô não cho thấy sự hiện diện của các mảng amyloid điển hình được tìm thấy trong một trường hợp biến thể của bệnh Creutzfeldt-Jakob. Lấy và chỉnh sửa từ: (Các) Nhà cung cấp Nội dung: CDC / Teresa Hammett Nguồn ảnh: Sherif Zaki; MD; Bằng tiến sĩ; Wun-Ju Shieh; MD; Bằng tiến sĩ; MPH, qua Wikimedia Commons

Bệnh Gerstmann-Sträussler-Scheinker

Đây là một căn bệnh do prion gây ra trong một quá trình não truyền nhiễm trội di truyền hoặc nhiễm trùng di truyền. Bệnh biểu hiện ở những người từ 40 đến 60 tuổi.

Những người này biểu hiện các vấn đề để nói rõ các từ (rối loạn nhịp tim), giật mình hoặc chuyển động đột ngột không chủ ý, thường xuyên hung hăng.

Họ có biểu hiện thoái hóa tiểu não kèm theo dáng đi không vững. Cũng có thể quan sát chứng giảm khả năng đọc, điếc, tê liệt nhìn, sa sút trí tuệ, trong số các triệu chứng khác. Tuổi thọ khoảng 5 năm hoặc lâu hơn một chút.

Bệnh cơ quan có độ nhạy thay đổi với protease

Đây là một căn bệnh rất hiếm gặp, đến mức độ xuất hiện của nó là 2 đến 3 trường hợp trên 100 triệu dân. Bệnh lý tương tự như bệnh Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

Các biểu hiện lâm sàng của protein cho thấy khả năng kháng protease thấp, một số ít nhạy cảm hơn với các enzym này.

Các triệu chứng mà người bệnh gặp phải là: gặp vấn đề về khả năng nói và suy giảm nhận thức, mất tế bào thần kinh ở khu vực não bộ điều khiển các cử động và thực hiện phối hợp cơ.

Bệnh thường gặp ở bệnh nhân cao tuổi (70 tuổi) và thời gian sống ước tính một khi mắc bệnh là khoảng 20 tháng.

Mất ngủ nghiêm trọng

Nó là một bệnh di truyền hoặc có tính chất gia đình, nó cũng có thể xảy ra lẻ tẻ. Căn bệnh này được biết là do đột biến gen trội di truyền hoặc di truyền trên NST thường.

Bệnh nhân có các triệu chứng như khó ngủ và duy trì giấc ngủ, sa sút trí tuệ, suy giảm nhận thức, thậm chí là các vấn đề về tăng huyết áp, nhịp tim nhanh, chứng tăng huyết áp và những bệnh khác.

Độ tuổi ảnh hưởng của nó khá rộng, từ 23 đến 73 tuổi, tuy nhiên độ tuổi trung bình là 40 tuổi. Tuổi thọ một lần bị nhiễm chỉ hơn 6 năm.

Kuru

Bệnh prion này chỉ được phát hiện ở cư dân của Papua New Guinea. Đó là một căn bệnh liên quan đến việc ăn thịt đồng loại và truyền thống văn hóa về nghi thức để tang người chết, nơi những người này ăn não hoặc thịt người.

Những người mang bệnh thường có những chuyển động không kiểm soát và không tự chủ ở các bộ phận khác nhau của cơ thể.

Họ có biểu hiện run, mất kiểm soát các cử động và mất phối hợp cơ. Tuổi thọ ở những người bị nhiễm bệnh là hai năm.

Bệnh ở động vật

Trong số các bệnh lý do prion sản sinh ở động vật là bệnh não thể xốp ở bò. Căn bệnh này đã gây ra sự tàn phá ở châu Âu, đối với sức khỏe cộng đồng, của động vật và nền kinh tế của các nước bị ảnh hưởng.

Các bệnh khác ở động vật bao gồm bệnh sốt rét, bệnh não chồn truyền nhiễm, bệnh gầy còm mãn tính (ở hươu), và bệnh não xốp ở mèo.

Những bệnh này, giống như ở người, không có phương pháp điều trị hiệu quả, vì vậy việc phòng ngừa là điều cần thiết, đặc biệt là sau khi nhiễm trùng ở người do ăn thịt bò bị nhiễm bệnh.

Điều trị

Cho đến nay vẫn chưa có phương pháp chữa trị các bệnh do prion. Điều trị theo triệu chứng. Bệnh nhân nên lập kế hoạch chăm sóc giảm nhẹ và nên tư vấn xét nghiệm gen cho các thành viên trong gia đình.

Nhiều loại thuốc đã được thử nghiệm ở những bệnh nhân mắc bệnh prion, chẳng hạn như thuốc kháng vi-rút, thuốc kháng u, thuốc điều trị các bệnh như Parkinson, phương pháp điều trị ức chế miễn dịch, thuốc kháng sinh, thuốc chống nấm, thậm chí cả thuốc chống trầm cảm.

Tuy nhiên, hiện tại không có bằng chứng cho thấy một số trong số này làm giảm các triệu chứng hoặc cải thiện khả năng sống sót của bệnh nhân.

Phòng ngừa

Prion có khả năng chống lại nhiều loại thay đổi vật lý và hóa học. Tuy nhiên, các kỹ thuật khác nhau được sử dụng để tránh lây nhiễm cho bệnh nhân với các dụng cụ phẫu thuật bị nhiễm bẩn.

Trong số các kỹ thuật được sử dụng nhiều nhất là khử trùng dụng cụ trong nồi hấp ở 132 ° C trong một giờ và sau đó nhúng dụng cụ vào natri hydroxit trong ít nhất một giờ nữa.

Mặt khác, tổ chức y tế thế giới (WHO) đã xây dựng các biện pháp ngăn chặn sự lây lan của các bệnh do prion. Tổ chức này thiết lập các tiêu chuẩn cho việc xử lý các mô bị cấm hoặc có nguy cơ tiềm ẩn như: mắt, não, ruột, amidan và tủy sống.

Người giới thiệu

Prion, Tác nhân truyền nhiễm. Phục hồi từ britannica.com.
Prion là gì? Khôi phục từ trang scienceamerican.com.
PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prions - Các hạt truyền nhiễm có proteinaceous. Tạp chí, Học viện Y học Lâm sàng Ấn Độ.
Prion. Khôi phục từ en.wikipedia.org
KM Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, RJ Fletterick, FE Cohen (1993). Chuyển đổi các xoắn alpha thành các tấm beta có đặc điểm trong việc hình thành các protein prion phế phẩm. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.
M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Chức năng sinh học của protein prion tế bào: cập nhật. BCM Sinh học.
CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Protein Prion được thể hiện trên các tế bào gốc tạo máu tái tạo lâu dài và rất quan trọng đối với quá trình tự đổi mới của chúng. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.
Đánh giá về bệnh Prion (Bệnh não dạng xoắn khuẩn có thể truyền nhiễm) Được lấy từ msdmanuals.com.
E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: bệnh não sơ cấp. Tủ thuốc gia đình. MÙA.

PRION: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, BỆNH TẬT - SINH HỌC - 2026