Главная » Медицинская биология

Прионы

Прионы - это инфекционные агенты состоящие только из одного сиалогликопротеина PrP 27-30. Они не содержат нуклеиновой кислоты. PrP 27-30 имеет массу 27-30 кДа и содержит 145 аминокислот, гликозилированных по 181 и 197 аминокислотам или около них. С-конец содержит фосфатидилинозитол - гликолипид, содержащий этаноламин, фосфат, мио-инозитол и стеариновую кислоту. Белок выделяется при многих заболеваниях человека и животных повреждающих нервную систему:

  • Болезнь Альцгеймера
  • Болезнь Кройцфельда-Жакоба
  • Синдром Дауна
  • Фатальная семейная бессоница
  • Синдром Герштмана-Штрауслера
  • Болезнь Куру


Прион - это продукт человеческого гена PrP расположенного в 20 хромосоме. Этот ген состоит из двух экзонов разделенных одним интроном.
Экзон 1 и Экзон 2 транскрибируются независимо и две РНК сшиваются в одну мРНК. Эта мРНК содержит ORF (open reading
fraim) или белок кодирующий район который транслируется в PrP белок. PrP белок является предшественником прионового белка и назван PrP 33-35.

Белок PrP подвергается нескольким пост-трансляционным событиям, приводящим к прионовому белку PrP 27-30:

  1. Гликозилирование по двум сайтам
  2. Формирование дисульфидной связи между цистеиновыми остатками
  3. Удаление N-концевого сигнального пептида
  4. Удаление С-концевого гидрофобного сегмента
  5. Присоединение фофсфатидилинозитол гликолипида к С-концу
  6. Удаление N-концевых 57 аминокислот

В нормальных здоровых клетках образуется только PrP 33-35. В поврежденных клетках из PrP 33-35 образуется PrP 27-30 белок, который запускает реакции образования больших количеств PrP 27-30. Помимо посттрансляционных модификаций, белок PrP 27-30 отличается от белка PrP 33-35 одним аминокислотным остатком. Остаток 178 в PrP 27-30 содержит аспарагин вместо аспартата в случае PrP 33-35. Это отличие приводит к конформационным
изменениям, при которых белок PrP 27-30 меняет структуру а-спирали на b-слой. Такое конформационное изменение белка приводит к следующим эффектам:

  1. Белок PrP 27-30 становится способным превращать а-спирали белка PrP 33-35 в b-слои и таким образом белок PrP 27-30 "размножается". Именно это уникальное свойство, поколебало основную догму молекулярной биологии, по которой информация передается от ДНК к белку и позволило говорить о передаче информации от белка к белку.
  2. Белки с b-слоями образуют амилоидные фибриллы (бляшки).
  3. Амилоидные бляшки повреждают таламические нейроны запуская в них апоптоз (см. обзор Апоптоз)

Прионовые белки накапливаются в клетках ЦНС в течении развития заболевания, вызывая следующие повреждения:

  1. Увеличение количества астроцитов.
  2. Истощение дендритов.
  3. Формирование в коре мозжечка многочисленных вакуолей (губчатая энцефалопатия).
  4. Амилоидозис - образование амилоидных бляшек в коре мозжечка, таламусе, спинном и головном мозге, в просветах кровеносных сосудов мозга. Эти бляшки состоят из зернистой стекловидой массы покрытой радиально расположенными амилоидными фибриллами.

Примечательно, что для патологии связанные с прионами не характерны симптомы воспаления и жара. Это говорит о том, что иммуная система не распознает прионовые белки.

Симптомы характерные для прионовых заболеваний:

  1. Длительный инкубационный период (несколько лет).
  2. Потеря мышечной координации, приводящей к проблемам с хождением, и другими сложными движениями.
  3. Слабоумие, связанное с потерей памяти.
  4. Бессонница.