1. Prionlar haqida tushuncha Prionlarning kelib chiqish tarixi

Fakultet: Pediatriya

Guruh 203,A’’

Bajardi: Akromov Umidjon

Tekshirdi: Гулмуротова Дилафруз

Prionlar va ularning ahmiyati
Reja
1.Prionlar haqida tushuncha
2.Prionlarning kelib chiqish tarixi
3. Prionlar va ularning ahmiyati
Qush uchun qarang Prion (qush). Nazariy subatomik zarracha uchun Prionlar bor noto'g'ri katlanmış oqsillar ularning noto'g'ri shakllarini bir xil oqsilning oddiy variantlariga etkazish qobiliyatiga ega. Ular bir nechta halokatli va o'tkazuvchanlikni tavsiflaydi neyrodejenerativ kasalliklar odamlarda va boshqa ko'plab hayvonlarda. Oddiy oqsilning nima sababdan noto'g'riligiga sabab bo'lganligi ma'lum emas, lekin g'ayritabiiy uch o'lchovli tuzilish yaqin atrofdagi oqsil molekulalarini bir xil shaklga tushirib, yuqumli xususiyatlarni keltirib chiqarishda gumon qilinmoqda. So'z prion "oqsilli yuqumli zarracha" dan kelib chiqadi. Yuqumli vosita sifatida oqsilning faraz qilingan roli, masalan, boshqa barcha yuqumli vositalardan farq qiladi viruslar, bakteriyalar, qo'ziqorinlar va parazitlar, ularning barchasi o'z ichiga oladi nuklein kislotalar (DNK, RNK yoki ikkalasi ham).
Ning prion variantlari prion oqsili (PrP), o'ziga xos funktsiyasi noaniq, sabab sifatida faraz qilinadi o'tkazuvchan gubkali ensefalopatiyalar (TSE),[7] shu jumladan scrapie qo'ylarda, surunkali isrof kasalligi (CWD) kiyikda, sigirning gubkali ensefalopatiyasi (BSE) qoramollarda (odatda "telba sigir kasalligi" deb nomlanadi) va Kreuzfeldt-Yakob kasalligi Odamlarda (CJD). Barcha ma'lum bo'lgan prion kasalliklari sutemizuvchilar tuzilishiga ta'sir qiladi miya yoki boshqa asabiy to'qima; barchasi progressiv, ma'lum samarali davolash usuli yo'q va har doim o'limga olib keladi.[8] 2015 yilgacha barcha ma'lum sutemizuvchilarning prion kasalliklari prion oqsili (PrP) sabab bo'lgan deb hisoblangan; ammo 2015 yilda bir nechta tizim atrofiyasi (MSA) ning prion shakli sabab bo'lgan deb taxmin qilingan alfa-sinuklein.[9]
Prionlar oqsillarning g'ayritabiiy agregatlarini hosil qiladi amiloidlarinfektsiyalangan to'qimalarda to'planib, to'qimalarning shikastlanishi va hujayralar o'limi bilan bog'liq.[10] Amiloidlar, shuningdek, boshqa bir qator neyrodejenerativ kasalliklar uchun javobgardir Altsgeymer kasalligi va Parkinson kasalligi.[11] Prion agregatlari barqaror va bu strukturaviy barqarorlik prionlarning chidamli bo'lishini anglatadi denaturatsiya kimyoviy va fizik vositalar tomonidan: ularni oddiy dezinfeksiya yoki pishirish bilan yo'q qilish mumkin emas. Bu zarrachalarni yo'q qilish va saqlashni qiyinlashtiradi.
Prion kasalligi bu proteopatiya, yoki strukturaviy g'ayritabiiy oqsillarning kasalligi. Odamlarda prionlar sabab bo'lishiga ishonishadi Kreuzfeldt-Yakob kasalligi (CJD), uning varianti (vCJD), Gerstmann-Sträussler-Scheinker sindromi (GSS), o'limga olib keladigan oilaviy uyqusizlik (FFI) va kuru.[4] Altsgeymer kasalligi, Parkinson kasalligi va jarayonida prionlarning rol o'ynashi mumkinligi haqida dalillar mavjud amiotrofik lateral skleroz (ALS) va ular atamalari berilgan prionga o'xshash kasalliklar.[12][13][14][15] Bir nechta xamirturush oqsillar, shuningdek, prionogen xususiyatlarga ega ekanligi aniqlandi.[16][17] Prionni ko'paytirishga bo'ysunadi epimutatsiya va tabiiy selektsiya takrorlanishning boshqa shakllari kabi va ularning tuzilishi turlar orasida bir oz farq qiladi.[18]
So'z prion, 1982 yilda yaratilgan Stenli B. Prusiner, a portmanteau dan olingan protein va mennfectikuni, demak prion,[19][20] va "oqsilli yuqumli zarracha" uchun qisqacha,[9] o'z-o'zini ko'paytirish va uning konformatsiyasini boshqa oqsillarga etkazish qobiliyatiga nisbatan.[21] Uning asosiy talaffuzi /ˈpriːɒn/ ( tinglang),[22][23][24] bo'lsa-da /ˈpraɪɒn/kabi homografik nomi qush (prionlar yoki kitlar) talaffuz qilinadi,[24] ham eshitiladi.[25] Prusiner bu atamani kiritgan 1982 yilgi maqolasida uning "talaffuz qilinishini" ko'rsatgan pree-on. "[26]
Prionlardan tashkil topgan protein (PrP) butun tanada, hatto sog'lom odamlar va hayvonlarda ham mavjud. Biroq, yuqumli moddada topilgan PrP boshqacha tuzilishi va chidamli proteazlar, odatda oqsillarni parchalashi mumkin bo'lgan tanadagi fermentlar. Proteinning normal shakli PrP deb nomlanadiC, yuqumli shakli esa PrP deb nomlanadiSc - the C "uyali" PrP-ni anglatadi, va Sc ga tegishli 'scrapie', qo'ylarda uchraydigan prototipik prion kasalligi.[27] PrP paytidaC strukturaviy jihatdan yaxshi aniqlangan, PrPSc albatta polidispers va nisbatan yomon darajada aniqlangan. PrP ni in vitro boshqa ozmi-ko'pmi aniq belgilangan izoformalarga qo'shilishi mumkin va ularning in vivo jonli ravishda patogen bo'lgan shakl (lar) bilan aloqasi hali aniq emas.
PrPC tarkibidagi oddiy oqsil hisoblanadi membranalar ning hujayralar. Unda 209 ta aminokislotalar (odamlarda), bittasi disulfid birikmasi, molekulyar massasi 35-36 kDa va asosan alfa-spiral tuzilishi. Bir nechta topologik shakllar mavjud; orqali biriktirilgan bitta hujayra yuzasi shakli glikolipid va ikkitasi transmembran shakllari.[28] Oddiy oqsil cho'kindi emas; uni santrifüjlash texnikasi bilan ajratib bo'lmasligini anglatadi.[29] Uning vazifasi tergovni davom ettiradigan murakkab masala. PrPC bog'laydi mis (II) ionlari yuqori yaqinlik bilan.[30] Ushbu topilmaning ahamiyati aniq emas, ammo u PrP tuzilishi yoki funktsiyasi bilan bog'liq deb taxmin qilinadi. PrPC tomonidan oson hazm qilinadi proteinaz K va hujayra sirtidan in vitro ferment bilan ajralib chiqishi mumkin fosfoinozit fosfolipaza S (PI-PLC) glikofosfatidilinozitol (GPI) glikolipid langari.[31] PrP hujayra hujayralarining yopishishi va hujayra ichidagi signalizatsiya muhim rol o'ynashi haqida xabar berilgan jonli ravishdava shuning uchun miyada hujayra hujayralari aloqasida ishtirok etishi mumkin.[32]
Proteaza chidamli PrPSco'xshash protein (PrP)res) - bu PrP ning har qanday izoformiga berilgan ismv strukturaviy ravishda o'zgartirilgan va noto'g'ri katlamaga aylangan proteinaz K- chidamli shakl in vitro.[33] PrP konversiyasini modellashtirish uchunC PrP-gaSc in vitro, Saborio va boshq. tez aylantirilgan PrPC PrP-gares o'z ichiga olgan protsedura bilan oqsilni noto'g'ri katlamasini tsiklik ravishda kuchaytirish.[34] "PrP" atamasires"PrP-ni ajratish uchun ishlatilganSc, yuqumli to'qimalardan ajratilgan va transmissiv spongiform ensefalopatiya agenti bilan bog'liq.[35] Masalan, PrP dan farqli o'laroqSc, PrPres yuqumli bo'lishi shart emas.
Scrapie bilan zararlangan sichqonchaning asab to'qimalarining fotomikrografiyasida aniqlangan (qizil rangga bo'yalgan) oqsil oqsili.
Yuqumli izoform PrP nomi bilan tanilgan PrPSc, yoki oddiygina prion, oddiy PrP-ni o'zgartirishi mumkinC ularning o'zgarishi bilan oqsillarni yuqumli izoformga konformatsiyayoki shakli; bu, o'z navbatida, oqsillarning o'zaro bog'liqligini o'zgartiradi. PrPSc har doim prion kasalligini keltirib chiqaradi. PrP ning aniq 3D tuzilishi bo'lsa hamSc ma'lum emas, uning yuqori ulushi bor b-varaq normal o'rniga tuzilish a-spiral tuzilishi.[36] Ushbu g'ayritabiiy izoformalarning yig'ilishlari yuqori darajada tuzilgan amiloid blyashka hosil qilish uchun to'planadigan tolalar. Har bir tolaning uchi shablon vazifasini bajaradi, unga erkin oqsil molekulalari birikib, tolaning o'sishiga imkon beradi. Ko'pgina hollarda, faqat yuqumli PrP bilan bir xil aminokislota ketma-ketligi bo'lgan PrP molekulalariSc o'sib borayotgan tolaga kiritilgan.[29] Shu bilan birga, noyob xoch turlarini yuqtirish ham mumkin.[37]
Oddiy PrP funktsiyasi
Prion oqsilining fiziologik funktsiyasi yaxshi o'rganilmagan bo'lib qolmoqda. In vitro tajribalar ma'lumotlari ko'plab o'xshash bo'lmagan rollarni taklif qilsa-da, PrP bo'yicha tadqiqotlar nokaut sichqonlar cheklangan ma'lumotni taqdim etgan, chunki bu hayvonlar faqat kichik anormalliklarni namoyish etishadi. Sichqonlarda olib borilgan tadqiqotlarda, PrP oqsillarining periferik nervlarda parchalanishi, faollashishiga sabab bo'lishi aniqlandi. miyelin ichida ta'mirlash Shvann hujayralari va PrP oqsillarining etishmasligi bu hujayralarda demiyelinatsiyaga olib keldi.[38]
MAVS, RIP1 va RIP3 - tananing boshqa qismlarida joylashgan prionga o'xshash oqsillar. Ular, shuningdek, tarqalishining oldini olish uchun virusli infeksiya holatida tartibga solinadigan hujayra o'limini boshlaydigan filamentli amiloid tolalarga aylanadi. virionlar atrofdagi boshqa hujayralarga.[39]
2005 yildagi dalillarni qayta ko'rib chiqishda, PrP xizmat ko'rsatishda normal funktsiyaga ega bo'lishi mumkin uzoq muddatli xotira.[40] Shuningdek, 2004 yilgi bir tadqiqot shuni ko'rsatdiki, oddiy hujayrali PrP oqsili uchun geni yo'q sichqonlar o'zgargan gipokampal uzoq muddatli kuchaytirish.[41][42] Yaqinda o'tkazilgan tadqiqot, nega bu neyronal protein ekanligini aniqladi CPEB xamirturush prion oqsillariga o'xshash genetik ketma-ketlikka ega. CPEB ning prionga o'xshash shakllanishi uzoq muddatli xotirani shakllantirish bilan bog'liq bo'lgan uzoq muddatli sinaptik o'zgarishlarni saqlab qolish uchun juda
Uaytxud biomedikal tadqiqotlar institutining 2006 yildagi maqolasi shuni ko'rsatadiki, ildiz hujayralaridagi PrP ekspressioni organizmning o'z-o'zini yangilashi uchun zarurdir. ilik. Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, barchasi uzoq muddatli gematopoetik ildiz hujayralari ularning hujayra membranasida PrPni ifoda eting va PrP-null ildiz hujayralari bo'lgan qon hosil qiluvchi to'qimalar hujayralarni susayishiga sezgirlikni oshiradi.[44]
PrP-ning rol o'ynashi mumkin bo'lgan ba'zi dalillar mavjud tug'ma immunitetPRNP ekspressioni sifatida PrP geni ko'plab virusli infektsiyalarda yuqori darajada tartibga solinadi va PrP ko'plab viruslarga, shu jumladan viruslarga qarshi xususiyatlarga ega. OIV.[45]
Prion tarqalishining fibril modeli.
Prionlarning faqat oqsil bilan qanday ko'payishini tushuntirishga harakat qilgan birinchi gipoteza bu edi heterodimer model.[46] Ushbu model bitta PrP deb taxmin qildiSc molekula bitta PrP bilan bog'lanadiC molekula va kataliz qiladi uning PrP-ga aylanishiSc. Ikki PrPSc keyin molekulalar ajralib chiqadi va ko'proq PrPni aylantirishga o'tishi mumkinC. Biroq, prionni takrorlash modeli ikkala prionning qanday tarqalishini va nima uchun ularning o'z-o'zidan paydo bo'lishi juda kamligini tushuntirishi kerak. Manfred Eygen heterodimer modeli PrP ni talab qilishini ko'rsatdiSc konversiya reaktsiyasining tezligini 10 ga ko'paytirib, favqulodda samarali katalizator bo'lish15.[47] Agar PrP bo'lsa, bu muammo paydo bo'lmaydiSc kabi faqat birlashtirilgan shakllarda mavjud amiloid, qayerda kooperativlik o'z-o'zidan konvertatsiya qilish uchun to'siq bo'lib xizmat qilishi mumkin. Bundan tashqari, ko'p harakatlarga qaramay, yuqumli monomerik PrPSc hech qachon izolyatsiya qilinmagan.
Muqobil model PrP deb taxmin qiladiSc faqat fibrillalar shaklida bo'ladi va fibril uchlari PrP ni bog'laydiC va uni PrP-ga o'zgartiringSc. Agar bularning barchasi bo'lsa, unda prionlar miqdori ko'paygan bo'lar edi chiziqliuzoqroq fibrillalar hosil qiladi. Ammo eksponent o'sish ikkala PrPSc va yuqumli zarralar miqdori prion kasalligi paytida kuzatiladi.[48][49][50] Buni fibril sindirishini hisobga olgan holda tushuntirish mumkin.[51] Fibril o'sishi va fibril sinishi birikmasi natijasida hosil bo'lgan eksponensial o'sish uchun matematik echim topildi.[52] Ko'rsatkichli o'sish darajasi asosan bog'liq kvadrat ildiz PrPC diqqat.[52] The inkubatsiya davri eksponent o'sish sur'ati bilan belgilanadi va jonli ravishda prion kasalliklari to'g'risidagi ma'lumotlar transgen sichqonlar ushbu bashoratga mos keladi.[52] Xuddi shu kvadrat ildizga qaramlik ham ko'rinadi in vitro turli xil bo'lgan tajribalarda amiloid oqsillari.[53]
Prionni ko'paytirish mexanizmi giyohvand moddalarni ishlab chiqarishga ta'sir qiladi. Prion kasalliklarining inkubatsiya davri juda uzoq bo'lganligi sababli, samarali dori barcha prionlarni yo'q qilishning hojati yo'q, lekin shunchaki eksponent o'sishni pasaytirishi kerak. Modellarning taxmin qilishicha, bunga imkon qadar eng past dozada bo'lgan preparatni qo'llagan holda, fibril uchlari bilan bog'laydigan va ularni o'sishini oldini oladigan preparatni topish mumkin.[54]
Dartmut kolleji tadqiqotchilari fosfolipid molekulasi (masalan, fosfaditiletanolamin) va polianionlar (masalan, bitta zanjirli RNK molekulalari) kabi endogen mezbon kofaktor molekulalarini PrP hosil qilish uchun zarurligini aniqladilar.Sc yuqori darajadagi o'ziga xos infektsiyaga ega bo'lgan molekulalar in vitro, faqat oqsilli PrPSc molekulalarda sezilarli darajada biologik yuqumlilik darajasi yo'qligi ko'rinadi.[55][56] Prionlar neyrodejenerativ kasallikni hujayralardagi hujayradan tashqari birlashtirib yuboradi markaziy asab tizimi deb nomlanuvchi plakatlar hosil qilish amiloidlar, bu normal holatni buzadi to'qima tuzilishi. Ushbu buzilish to'qimalarning "teshiklari" bilan tavsiflanadi, natijada gubkali arxitektura mavjud vakuol neyronlarda hosil bo'lish.[62] Boshqa gistologik o'zgarishlar kiradi astroglioz va yo'qligi yallig'lanish reaktsiyasi.[63] Da inkubatsiya davri chunki prion kasalliklari nisbatan uzoq (5 yildan 20 yilgacha), alomatlar paydo bo'lgandan keyin kasallik tez rivojlanib, miyaning shikastlanishiga va o'limga olib keladi.[64] Neyrodejenerativ alomatlar o'z ichiga olishi mumkin konvulsiyalar, dementia, ataksiya (muvozanat va muvofiqlashtirish disfunktsiyasi), va xulq-atvor yoki shaxsning o'zgarishi.
Prion oqsillari (PrP) barcha sutemizuvchilarda juda o'xshash bo'lgani uchun ko'plab turli xil sutemizuvchilar turlariga prion kasalliklari ta'sir qilishi mumkin.[65] PrP-ning turli xil turlari o'rtasidagi kichik farqlar tufayli prion kasalligining boshqa turga o'tishi odatiy emas. Odamning prion kasalligi Kreytsfeldt-Yakob kasalligi, odatda, qoramolga yuqadigan prion tufayli kelib chiqadi deb o'ylashadi. sigirning gubkali ensefalopatiyasi va yuqtirilgan go'sht orqali yuqadi.[66]
Barcha ma'lum bo'lgan prion kasalliklari davolanmaydi va o'limga olib keladi.[67] Biroq, sichqonlarda ishlab chiqarilgan vaktsina odamlarda prion infektsiyalariga qarshi turish uchun vaktsina berish to'g'risida tushuncha berishi mumkin.[68] Bundan tashqari, 2006 yilda olimlar prion ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan genga ega bo'lmagan genetik jihatdan ishlab chiqarilgan qoramollarni ishlab chiqarganliklarini e'lon qildilar, shuning uchun nazariy jihatdan ularni BSEga qarshi immunitetga aylantirdilar,[69] odatdagi prion oqsiliga ega bo'lmagan sichqonlarning scrapie prion oqsili infektsiyasiga chidamli ekanligini ko'rsatadigan tadqiqotlarga asoslanib.[70] 2013 yilda o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, Buyuk Britaniyada har 2000 kishidan biri vCJD kasalligini keltirib chiqaradigan yuqumli prion oqsiliga ega bo'lishi mumkin.[71]
2015 yilgacha barcha ma'lum sutemizuvchilarning prion kasalliklari prion oqsilidan kelib chiqqan, PrP; 2015 yilda bir nechta tizim atrofiyasi o'tkazuvchanligi aniqlandi va yangi prion, ya'ni oqsilning notekis shaklidagi yangi prion sabab bo'lgan deb taxmin qildi. alfa-sinuklein.[9] Prion oqsilining endogen, to'g'ri katlanmış shakli PrP bilan belgilanadiC (uchun Common yoki Cellyular), kasallik bilan bog'liq bo'lgan, noto'g'ri shakllangan shakl esa PrP bilan belgilanadiSc (uchun Scrapi), birinchi navbatda prionlar va neyrodejeneratsiya bilan bog'liq bo'lgan kasalliklardan biridan keyin.[29][72] Prionning aniq tuzilishi noma'lum, ammo ular PrPni birlashtirib o'z-o'zidan paydo bo'lishi mumkinC, homopolimer poliadenilik kislota va a tarkibidagi lipidlar oqsilni noto'g'ri katlamali amplifikatsiyasi Oldindan yuqumli prionlar bo'lmagan taqdirda ham (PMCA) reaktsiya[73]. Ushbu natija prion replikatsiyasi genetik ma'lumotni talab qilmasligining yana bir dalilidir.[74]
Prion kasalliklari uch xil yo'l bilan paydo bo'lishi mumkinligi aniqlangan: orttirilgan, oilaviy yoki sporadik.[75] Ko'pincha kasallik shakli uning tuzilishini qayta tuzish uchun odatdagi shakl bilan bevosita o'zaro ta'sir qiladi deb taxmin qilinadi. Bitta g'oya, "Protein X" gipotezasi, hali aniqlanmagan hujayra oqsili (Protein X) PrPni konversiyalashga imkon beradi.C PrP-gaSc ikkalasining molekulasini kompleksga birlashtirish orqali.[76]
Hayvonlarga yuqtirishning asosiy usuli bu yutishdir. Prionlar atrofga o'lik hayvonlarning qoldiqlari va siydik, tupurik va boshqa suyuqliklar orqali birikishi mumkin deb o'ylashadi. Keyin ular loy va boshqa minerallarga bog'lanib tuproqda qolishi mumkin.[77]
Kaliforniya universiteti tadqiqot guruhi go'ng tarkibidagi prionlardan yuqtirish mumkinligi haqidagi nazariyani isbotladi.[78] Go'ng suv omborlarini o'rab turgan ko'plab hududlarda mavjud bo'lganligi va ko'plab ekin maydonlarida ishlatilganligi sababli, bu yuqtirishning keng tarqalishini keltirib chiqaradi. 2011 yil yanvar oyida tadqiqotchilar havo orqali tarqatish orqali tarqaladigan prionlarni aniqladilar aerozol zarralar, an hayvonlarni sinovdan o'tkazish qaratilgan tajriba scrapie infektsiya laboratoriya sichqonlari. Prionlarni siydikdan kelib chiqqan holda yuqtirish mumkin degan tushunchani tasdiqlovchi dastlabki dalillar inson menopauza gonadotropini, davolash uchun boshqariladi bepushtlik, 2011 yilda nashr etilgan.
2015 yilda tadqiqotchilar Xyustondagi Texas universiteti sog'liqni saqlash ilmiy markazi o'simliklar prionlar uchun vektor bo'lishi mumkinligini aniqladi. Tadqiqotchilar hamsterlar vafot etgan joyda o'sgan o'tlarni boqishganda surunkali isrof kasalligi (CWD) ko'milgan, hamsterlar CWD bilan kasal bo'lib, prionlar o'simliklarga bog'lanib, keyin ularni barglar va novdalar tuzilishiga olib kirib, o'txo'rlar yeyishi mumkin bo'lgan joyni taklif qiladi va shu bilan tsiklni tugatadi. Shunday qilib, atrof muhitda tobora ko'payib boruvchi prionlar soni bo'lishi mumkin.