Priony

Tytuł

Historia

Termin "prion" został wprowadzony

do literatury w 1982 na łamach
Science przez Stanleya B.

Prusinera.

W tym samym roku wykryto białko
prionu (PrP) i stwierdzono korelację

między ilością białka a
infekcyjnością materiału

zakaźnego. Określenie sekwencji
białka PrP poprzedziło
zidentyfikowanie genu kodującego

PrP (u człowieka ma nazwę PRNP
i znajduje się na 20 chromosomie)

Czym są priony?

Jedna z hipotez zakłada, że są to czynniki chorobotwórcze

zbudowane wyłącznie z niewielkiego białka (27 – 30 kDa)
bez kwasów nukleinowych. Wymaga to przyjęcia całkowicie

innego sposobu ich powielania. Odkrycie genu PRNP u
człowieka i analogicznych genów (Prn-p) u większości
zwierząt wyższych przyniosło wniosek, że kodowane przez

ten gen białko jest niezbędne do funkcjonowania niektórych
procesów fizjologicznych.

Czym są priony?

Wielu badaczy uważa jednak, że prion może zawierać

niewielką ilość kwasu nukleinowego, dobrze chronionego przez
strukturę białkową, a jego mechanizm powielania jest podobny

jak u wirusów.

W odróżnieniu od wirusów, cząsteczka prionu nie traci

zdolności do namnażania się po działaniu czynników
uszkadzających kwasy nukleinowe (nukleazy, promieniowanie

UV)

Czym są priony?

Białko prionowe (PrP) występuje powszechnie w każdym
organizmie i jest niegroźne. Wchodzi w skład otoczek komórek
nerwowych oraz limfocytów. Dopiero w sytuacji, gdy zmienia
ono swoją naturalną konformację, staje się białkiem prionowym
infekcyjnym.

Białko prionowe a priony

Porównanie cząsteczek białek PrP obecnych w tkankach

w warunkach fizjologii i w patologiach, (np. scrapie)

dowiodło,

że

mają

one

identyczną

strukturę

pierwszorzędową (czyli sekwencję aminokwasów), ale

różnią

się

strukturą

drugorzędową

(konformacją

przestrzenną), co wiąże się z odmiennymi właściwościami

fizykochemicznymi.

Decydująca jest konformacja białka prionowego. wg jednej z
hipotez PrPsc oddziałują na formę białka endogennego,
przyczyniając się do zmiany jego struktury. Jak w „reakcji
łańcuchowej” dochodzi do przemiany konformacji utworzonej
głównie z

α-helisy do postaci nieprawidłowej z przewaga

struktury

β-helikalnej.

Powstałe cząsteczki białka wykazują odmienne właściwości, są
trudno rozpuszczalne, tworzą agregaty (przyłączają się do
glikozaminoglikanów), a ich nagromadzenie w komórce
prowadzi do jej zmian morfologicznych i śmierci.

Białko PrP nie wywołujące

choroby (oznaczane PrPc, c z
ang. cellular - komórkowe)
posiada trzy

α-helisy i dwie tzw.

ß- harmonijki

Białko PrP o domniemanym
patogennym charakterze
(oznaczane PrPsc, od
scrapie) zawiera przewagę
struktury tzw. ß- harmonijki



PrPc jest całkowicie rozpuszczalne w wodzie i denaturujących

detergentach,



PrPSc jest nierozpuszczalne w wodzie

(stąd jedynie hipotetyczna jest struktura tego białka -

nierozpuszczalność w wodzie uniemożliwia poddanie białka

badaniu z użyciem spektroskopii NMR)

Priony a drożdże



W 1997 roku naukowcy odkryli obecność prionów
towarzyszących DNA drożdży, którym jest ono niezbędne w
cyklu rozwojowym. Po odwirowaniu DNA z komórek
drożdży, na dnie probówek z DNA zostawały mętne resztki,
które później zidentyfikowano właśnie jako priony. Podczas
podziału komórki, DNA jest kopiowane, zaś priony ulegają
podzieleniu na dwa identyczne białka, które następnie
dobudowują sobie drugą część przez przemianę innej
proteiny. Badacze doszli do wniosku, że priony są
niezbędne do rozmnażania komórek drożdży.

Choroby prionowe



prawidłowa struktura białka prionowego ludzi jest konieczna

do właściwego funkcjonowania układu nerwowego



Wszystkie choroby prionowe charakteryzują się zmianami

zwyrodnieniowymi układu nerwowego (TSE- Transmissible
Spongiform Encephalopathies) i długim okresem inkubacji

(od kilku miesięcy do kilkudziesięciu lat)



mutacje białka PrP występujące u cierpiących na choroby

prionowe( tj. CDJ, FFI(śmiertelna dziedziczna bezsenność)
czy Kuru) są przyczyną zaburzeń przejawiających się

ataksją, otępieniem lub zanikami pamięci.

Choroby prionowe są chorobami najczęściej osobników

starych, ponieważ z biegiem czasu wzrasta ilość białka PrP-Sc

• Białka takie mogą powstawać na skutek somatycznej (więc

niedziedzicznej) mutacji genu je kodującego, a także bez
występowania mutacji wskutek powolnego, samorzutnego
przekształcania się białek prawidłowych w nieprawidłowe lub
też na skutek odziedziczenia wadliwego genu. Ponadto w
pewnych warunkach wszczepienie zdrowemu człowiekowi
lub zwierzęciu białka prionowego (od chorego zwierzęcia lub
człowieka) powoduje narastanie ilości zmienionego białka i w
rezultacie pojawienie się objawów encefalopatii gąbczastej.
Pozwala to podzielić choroby prionowe na sporadyczne,
rodzinne i przepasażowane

Choroby prionowe

Postacie przepasażowane u ludzi występują bardzo rzadko.
Obecnie związane mogą być albo z działalnością medyczną
(głównie: leczenie hormonem wzrostu lub gonadotropiną
uzyskaną z ludzkich przysadek, implantacje opony twardej,
rogówki), albo z nowym wariantem CJD gdzie dochodzi do
przeniesienia zakażenia ze zwierząt (bydła z BSE) na ludzi.
Najprawdopodobniej historycznym przykładem jest kuru,
choroba występująca u nowogwinejskiego plemienia
praktykującego rytualny kanibalizm.