Prions: الخصائص ، هيكل ، وظائف ، الأمراض
البريونات عبارة عن بروتينات بدون جينوم أو أحماض نووية تعمل كعوامل معدية. مصطلح "بريون" يعني الجسيمات المعدية البروتينية (من جزيئات اللغة الإنجليزية المعدية البروتينية) ، وقد صاغه طبيب الأعصاب والفائز بجائزة نوبل ، ستانلي ب.
في عام 1982 ، حدد بروزينر وزملاؤه جسيمًا بروتينًا معديًا ، أثناء دراسة أسباب أمراض كروتزفيلد جاكوب (عند البشر) واعتلال الدماغ الإسفنجي البقري.
تم العثور على هذه العوامل المعدية النادرة في غشاء الخلايا الطبيعية ، فقط كبروتينات غير صالحة و / أو مع بنية ثلاثية الأبعاد غير طبيعية. هذه البروتينات هي المسؤولة عن الأمراض التنكسية المتعددة والوفيات المرتفعة للغاية التي تؤثر على الأنسجة العصبية وهيكل الدماغ.
وتسمى أيضا أمراض بريون. من أهم الأمراض التي تصيب البشر مرض الكورو ، مرض غيرستمان-شتراوسلر-شينكر ، متلازمة كروتزفيلد جاكوب والأرق العائلية القاتلة.
الخصائص العامة
البريونات هي هياكل البروتين الموجودة في أغشية الخلايا. هذه البروتينات لها شكل متغير أو التشكل [PrP (Sc)].
فيما يتعلق بضربه ، يتم تحقيقه من خلال تحويل الأشكال ، كما في حالة مرض سكرابي. في هذا المرض ، تجنيد البريونات PrP (C) (بروتينات بريون من التشكل دون تغيير) لتحفيز التحول إلى الإسهال PRP (Sc).
هذا يولد سلسلة من ردود الفعل التي تنشر المواد المعدية ، وبالتالي يسمح للري المرض. لا يزال غير معروف كيف تحدث عملية التحويل هذه.
هذه البروتينات غير العادية القادرة على الانتشار ، لا تقدم أحماض نووية. والدليل على ذلك هو أنها مقاومة للأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية. هذه العوامل تنهار بسهولة الأحماض النووية.
توجد بروتينات البريون ، التي تتكون منها البريونات (PRP) ، في جميع أنحاء الجسم ، ليس فقط من البشر ولكن من الفقاريات الصحية الأخرى. هذه البروتينات تقاوم البروتينات بشكل عام (الإنزيمات التي تحفز البروتينات).
لا يُعرف سوى القليل جدًا عن فائدة بروتينات البريون PrP (C) ، وهي الشكل الطبيعي للبروتين غير المعدي في جسم الإنسان.
ومع ذلك ، فقد أظهر بعض الباحثين أن هذه البروتينات ، في الفئران ، تنشط إصلاح المايلين في خلايا الجهاز العصبي المحيطي. كما تبين أن غياب هذه الأسباب يؤدي إلى إزالة الميالين لهذه الخلايا العصبية.
الهياكل
المعرفة التي لدينا حول بنية البريونات تكمن أساسا في البحوث التي أجريت على بكتيريا الإشريكية القولونية .
تشير الدراسات التي أجريت إلى أن ببتيد الببتيد PrP (C) (عادي) و PrP (Sc) (المعد) متماثلان في تكوين الأحماض الأمينية ، لكنهما يختلفان في التشكل ثلاثي الأبعاد وفي طيهما.
PRP (C)
تحتوي هذه البريونات غير المعدية في البشر على 209 أحماض أمينية. لديهم رابطة ثاني كبريتيد. هيكلها ألفا حلزوني ، مما يعني أنه يحتوي على أحماض أمينية على شكل حلزوني (حلزقات ألفا) وعدد قليل من خيوط الأحماض الأمينية المسطحة (صفائح بيتا).
لا يمكن فصل هذا البروتين بالطرد المركزي ، مما يعني أنه غير مرسب. يتم هضمه بسهولة عن طريق البروتياز سيرين واسع الطيف يسمى البروتيناز K.
prp (sc)
إنه بروتين معدي يحول PrP (C) إلى أشكال بروتينية PrP (Sc) معدية وبتكوين أو شكل غير طبيعي.
لا يُعرف سوى القليل جدًا عن بنيته ثلاثية الأبعاد ، ومع ذلك فمن المعروف أنه يحتوي على عدد قليل من الأشكال الحلزونية والمزيد من الخيوط المسطحة أو التجريبية. التغيير إلى الأيسوفورم هو ما يعرف بالحدث الأساسي لأمراض بريون.
وظائف
توجد بروتينات البريون الخلوية [Prp (C)] على سطح الخلية لمجموعة واسعة من الأعضاء والأنسجة. لا يُعرف سوى القليل جدًا عن الوظائف الفسيولوجية للبريونات في الكائن الحي. ومع ذلك ، تشير التجارب التي أجريت في الفئران إلى وظائف محتملة ، مثل:
مع مستقبلات الجلوتامات الأيضية
لقد ثبت أن PrP (C) ، يتصرف مع مستقبلات الغلوتامات (متجانسة الأيض و metabotropic). يشارك PrP (C) كمستقبل للأوليغومرات السامة في synptotoxic للببتيد Aβ على سطح الخلية.
في التطور الجنيني
في الفئران من عائلة Murinae ، تم اكتشاف أن البروتينات PrP (C) بريون يتم التعبير عنها في غضون بضعة أيام بعد الزرع ، في التطور الجنيني.
هذا يدل على أنها تلعب دورا خلال تطوير هذه الثدييات الصغيرة. يرتبط الدور وفقًا للباحثين بتنظيم التولد العصبي (إنتاج محاور عصبية وتغصنات للخلايا العصبية).
كما أنها تعمل على نمو محور عصبي. وتشارك هذه البروتينات بريون حتى في تطوير الدائرة المخيخية. نتيجة لهذا ، يُعتقد أن غياب هذه البريونات PrP (C) يؤدي إلى تأخير في التطور الحركي للقوارض.
اعصاب
في الدراسات المتعلقة بالإفراط في تعبير PrP (C) عن طريق توجيه الجينات ، وجد أن غياب هذه البريونات يسبب مشاكل في إمداد الدم إلى بعض الأماكن في الدماغ (نقص تروية الدماغ الحاد).
هذا يعني أن بروتينات البريون تعمل كحماية للأعصاب. بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن الإفراط في التعبير عن PrP (C) يمكن أن يقلل أو يحسن الآفات الناجمة عن نقص التروية.
الجهاز العصبي المحيطي
في الآونة الأخيرة ، تم اكتشاف الوظيفة الفسيولوجية لـ Prp (C) في الحفاظ على المايلين المحيطي.
خلال دراسة مخبرية ، اكتشف أنه في حالة عدم وجود بروتين البريون ، طورت الفئران المختبرية قصورًا في الأعصاب ينقل المعلومات من الدماغ والحبل الشوكي ، فيما يسمى الاعتلال العصبي المحيطي.
موت الخلية
هناك بعض البروتينات التي تشبه البريونات ، وهي موجودة في أجزاء أخرى من الجسم بخلاف الدماغ.
وظائف مثل هذه البروتينات هي بدء وتنظيم و / أو التحكم في موت الخلية ، عندما يتعرض الكائن للهجوم (بواسطة الفيروسات على سبيل المثال) ، وبالتالي منع انتشار الممرض.
هذه الوظيفة الغريبة لهذه البروتينات تدفع الباحثين إلى التفكير في الأهمية المحتملة للأشواك غير المعدية في مكافحة مسببات الأمراض.
ذاكرة طويلة المدى
دراسة أجريت في معهد Stowers ، في ولاية ميسوري ، الولايات المتحدة الأمريكية. أثبت أن بريونات PrP قد يكون لها دور في الحفاظ على الذاكرة على المدى الطويل.
كشفت الدراسة أن بروتينات بريون معينة يمكن السيطرة عليها للعمل في الحفاظ على الوظائف الفسيولوجية للذاكرة طويلة الأجل.
تجديد الخلايا الجذعية
كشف بحث عن بروتينات البريون التي يتم التعبير عنها في الخلايا الجذعية لأنسجة الدم ، أن جميع هذه الخلايا الجذعية (المكونة للدم) ، تعبر عن بروتينات البريون في غشاء الخلية. لذلك يعتقد أنهم يشاركون في العملية المعقدة والهامة للغاية لتجديد الخلايا.
الأمراض الناجمة عن البريونات
يتم التعرف على أمراض أصل البريون كاضطرابات دماغية تنكسية تقدمية. يمكن أن تهاجم الحيوانات البقري والغزلان والكاريبو والأغنام وحتى البشر.
وتحدث هذه الأمراض عن طريق تغيير في بنية البروتينات PRP (C) والتي لا تزال وظائفها المحددة غير مؤكدة حتى اليوم. يمكن أن تنشأ أمراض بريون دون سبب معروف. يمكن أن يكون لها أصل وراثي ويمكن أن تنتقل أيضًا بطريقة معدية.
تسبب البريونات أمراضًا عائلية ومتفرقة ومعدية. أمراض بريون العائلية هي تلك الموروثة. الأمراض المتفرقة هي الأكثر شيوعًا وتحدث بدون أسباب معروفة.
تعتبر الأمراض المعدية نادرة ، فهي تنتقل من شخص لآخر ، ومن الحيوان إلى الحيوان ، ومن شخص لآخر ، والعكس صحيح. الأسباب متعددة وتتراوح من استهلاك اللحوم الملوثة ، أكل لحوم البشر ، نقل الدم ، إلى التلاعب في المعدات الجراحية الملوثة.
أكثر أمراض البريون شيوعًا هي:
مرض كروتزفيلد جاكوب (CJD)
يعتبر مرض بريون الأكثر شيوعا بين البشر ، هو علم الأمراض العالمي ، وهذا هو ، من التوزيع العالمي. يمكن أن يحدث بطريقة وراثية (الأسرة) ، بطريقة متقطعة أو المعدية.
لدى المرضى أعراض مثل الخرف أو الرجيج أو الحركات اللاإرادية المفاجئة وأوجه القصور في الجهاز العصبي المركزي.
اعتمادا على العلاج وشكل المرض ، يمكن أن تحدث الوفاة بين 4 أشهر إلى 2 سنة بعد الإصابة بالمرض. من الصعب إجراء التشخيص ، وعادة ما يتم ذلك بعد الوفاة ، أثناء تشريح الجثة.
مرض غيرستمان-شتراوسلر-شينكر
وهو مرض تسببه البريونات في عملية دماغية وراثية جسمية مهيمنة. المرض يتجلى في الناس من 40 إلى 60 سنة.
يُظهر هؤلاء الأشخاص مشاكل في التعبير عن الكلمات (خلل الحركة) أو الرجيج أو الحركات اللاإرادية المتشنجة ، كونها عدوانية بشكل متكرر.
تنكس المخيخ يرافقه مشية غير مستقرة. من الممكن أيضًا ملاحظة نقص الصُّرُف ، والصمم ، وشلل النظرات ، والخرف ، من بين أعراض أخرى. العمر المتوقع حوالي 5 سنوات أو أطول قليلاً.
Prionopathy مع حساسية متغيرة للبروتياز
إنه مرض نادر للغاية ، لدرجة أن مدى حدوثه يتراوح من 2 إلى 3 حالات لكل 100 مليون نسمة. علم الأمراض يشبه مرض Gerstmann-Sträussler-Scheinker.
تشير المظاهر السريرية للبروتين إلى مقاومة منخفضة للeasesروتياز ، وبعضها أقل ، والبعض الآخر أقل حساسية لهذه الإنزيمات.
الأعراض التي يعاني منها المرضى هي: مشاكل في النطق والتدهور المعرفي ، وفقدان الخلايا العصبية في المنطقة حيث يتحكم المخ في الحركات ويؤدي التنسيق العضلي.
هذا المرض شائع في مرضى السن الثالثة (70 عامًا) ويقدر وقت الحياة بعد الإصابة بحوالي 20 شهرًا.
الأرق الفتاك
إنه مرض وراثي أو عائلي ، كما يمكن أن يحدث بشكل متقطع. من المعروف أن هذا المرض ناتج عن طفرة سائدة وراثية أو جسمية.
يصاب المرضى بأعراض مثل المشكلات التراكمية للنوم والحفاظ على النوم والخرف والتدهور المعرفي وحتى مشاكل ارتفاع ضغط الدم وعدم انتظام دقات القلب وفرط التعرق وغيرها.
العمر الذي تؤثر عليه واسع للغاية ، حيث يتراوح بين 23 و 73 عامًا ، ومع ذلك يبلغ متوسط العمر 40 عامًا. الوقت من الحياة مرة واحدة مصابة ما يزيد قليلا عن 6 سنوات.
كورو
تم اكتشاف مرض البريون هذا فقط في سكان بابوا غينيا الجديدة. إنه مرض يتعلق بأكل لحوم البشر والتقاليد الثقافية لطقوس الحداد على الموتى ، حيث يأكل هؤلاء الأشخاص الدماغ أو اللحم البشري.
الأشخاص الذين يحملون المرض ، بشكل عام ، يظهرون حركات لا يمكن السيطرة عليها وغير إرادية في أجزاء مختلفة من الجسم.
لديهم الهزات ، وفقدان السيطرة على الحركة وفقدان التنسيق العضلات. العمر المتوقع عند المصابين هو عامين.
الأمراض في الحيوانات
من بين الأمراض التي تنتجها البريونات في الحيوانات اعتلال الدماغ الإسفنجي البقري. تسبب هذا المرض في الخراب في أوروبا ، والصحة العامة ، وصحة الحيوان واقتصاد البلدان المتضررة.
الأمراض الأخرى في الحيوانات هي سكرابي ، اعتلال دماغ المنك ، مرض الهزال المزمن (في الغزلان) واعتلال الدماغ الإسفنجي القطط.
هذه الأمراض ، مثل تلك التي تظهر في البشر ، تفتقر إلى علاج فعال ، بحيث تكون الوقاية أساسية خاصة بعد الإصابات البشرية التي حدثت نتيجة لاستهلاك اللحوم من الأبقار المصابة.
العلاجات
حتى الآن لا يوجد علاج معروف لأمراض البريون. العلاج هو أعراض. ينصح المرضى بالتخطيط لرعاية المسكنات ويوصى بالتحليل الجيني وتقديم المشورة لأفراد الأسرة.
تم اختبار مجموعة واسعة من الأدوية في المرضى الذين يعانون من أمراض البريون ، مثل الأدوية المضادة للفيروسات ومضاد الأورام والعقاقير للأمراض مثل الشلل الرعاش وعلاجات كبت المناعة والمضادات الحيوية ومضادات الفطريات وحتى مضادات الاكتئاب.
ومع ذلك ، لا يوجد دليل في الوقت الحالي يشير إلى أن بعض هذه الأعراض تقلل الأعراض أو تحسن من بقاء المرضى.
منع
البريونات تقاوم مجموعة متنوعة من التغيرات الفيزيائية والكيميائية. ومع ذلك ، يتم استخدام تقنيات مختلفة لتجنب تلوث المرضى بالأدوات الجراحية الملوثة.
من بين أكثر التقنيات المستخدمة هي تعقيم المعدات في الأوتوكلاف عند 132 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ثم غمر الأدوات في هيدروكسيد الصوديوم لمدة ساعة واحدة على الأقل.
من ناحية أخرى ، وضعت منظمة الصحة العالمية (WHO) تدابير لمنع انتشار أمراض البريون. تضع هذه المنظمة معايير لإدارة الأنسجة المحظورة أو التي يحتمل أن تكون خطرة مثل: العيون والدماغ والأمعاء واللوزتين والحبل الشوكي.
