Zagadnienia konformacje białek

Zagadnienia konformacje białek:

Białka fibrylarne

1.Helisa kolagenu - 3 łańcuchy alfa, hydroksyprolina- ważna funkcja w utrzymaniu tej struktury -składnik tkanki łącznej przekształcony w żelatynę podczas gotowania -27typów (I-XXVII) kolagenów u ssaków -kolagen odpowiedzialny jest za utrzymanie odpowiedniej struktury tkanek, adhezje i kohezje

-helisę kolagenu tworzą 3 polipeptydy (łańcuchy alfa) z powtórzeniami sekwencji Gly-X-Y

-bardzo ścisłe połączenia helis

-42 różne łańcuch alfa w zależności od rodzaju kolagen może zawierać różne lub identyczne łańcuchy alfa

-synteza kolagenu:

Hydroksylaza prolinowa

Prolina hydroksyprolina

-nie wszystkie typy kolagenu tworzą włókna

- kolagen ma nietypowy skład aminokwasów. Zawiera duże ilości glicyny i proliny oraz dwa aminokwasy nie pochodzące bezpośrednio z translacji w rybosomach – hydroksyprolinę i hydroksylizynę, z czego tę pierwszą w dość dużych ilościach. Aminokwasy te są formowane z proliny i lizyny już w gotowym produkcie translacji w procesie enzymatycznym, która wymaga obecności witaminy C

- to właśnie ten proces wymaga konieczności występowania stałego stężenia witaminy C w organizmie, gdyż zablokowanie syntezy kolagenu skutkuje chorobą zwaną szkorbutem, polegającą na uszkodzeniach skóry, błon śluzowych i wypadaniu zębów.

- rzadką cechą kolagenu jest regularność rozmieszczenia aminokwasów, w każdym z jego α-łańcuchów. Łańcuchy te składają się z regularnych triad aminokwasów: Gly-X-Y, gdzie Gly to glicyna a X i Y to inne aminokwasy. Na ogół X to prolina, zaś Y to hydroksyprolina

- regularność ta powoduje, że łańcuchy α mają tendencję do przyjmowania ściśle określonej konformacji, na skutek oddziaływań między sobą. Trzy cząsteczki kolagenu skręcają się spontanicznie w podjednostki zwane tropokolagenem. Tropokolagen ma strukturę potrójnej, ściśle upakowanej helisy.

- wiązania kowalencyjne i wodorowe tworzone przez hydroksylizynę i hydroksyprolinę odgrywają kluczową rolę w stabilizowaniu helisy kolagenu, a także mają silny wpływ na ostateczny kształt włókien zbudowanych z kolagenu.

2. Przykłady chorób związanych z mutacjami w genach kolagenu :

Ponad 1300 różnych mutacji w genach kolagenu, większość polega na zamianie zasady w DNA, często następuje wymiana glicyny na inny aminokwas, co uszkadza III-rz strukturę (zatrzymanie skręcania, im bliżej C końca tym większe powikłania).

- pęcherzowe oddzielenie się naskórka (epider.bullosa)- nie wszystkie fomy EB są wynikiem mutacji kolagenu

-wrodzona łamliwość kości (osteogenesis imperfecta)

- zespół Ehlersa-Danlosa (nadmierna rozciągliwość skóry)

Choroby mogą być wywołane nie przez mutacje w kolagenie, ale też przez wadliwe enzymy modyfikujące kolagen.

3. Struktura i rola keratyny- superhelisa, fi lamenty pośrednie

-białka fibrylarne należące do rodziny filametów pośrednich posiadają alfa heliakalne domeny z powtórzeniami (po 7 reszt posiadających hydrofobowe aminokwasy) ), które tworzą superhelisę

-cytoszkielet komórki zapewnia jej kształt i twardość (trwałość); składa się na mikrotubule, fi lamenty aktyny, fi lamenty pośrednie. Budowa filamentów 10nm 2 helisy (struktura superhelisy)

-filamenty keratyny łączą się poprzez desmosomy

-keratyna może być wykorzystana jako biomateriał, zastosowania podobne do kolagenu (jednak keratyna mniej popularna)

- Keratyna – białko fibrylarne (nierozpuszczalne w wodzie, cząsteczki białka tworzą włókna)

- Keratyny są białkami hydrofobowymi, o wysokiej odporności na czynniki fizyczne i chemiczne, a także na działanie typowych enzymów proteolitycznych.

-Białka keratynowe cechują się wysoką zawartością aminokwasów siarkowych: cysteina i metionina. Cytokeratyny stanowią największą i najbardziej zróżnicowaną grupę filamentów pośrednich, wchodzącą w skład cytoszkieletu komórkowego.

-Podjednostki keratyn zbudowane są według wspólnego planu. Wyróżnia się w nich alfa-helisową domenę centralną oraz globularne domeny N- i C- terminalne. Domena centralna, mająca wysoce konserwatywny charakter, składa się z 310-315 reszt aminokwasowych. Domeny N- i C-terminalne cytokeratyn liczą od 15 do 30 reszt. Podjednostki keratyn asocjując w struktury wyższego rzędu tworzą kolejno: dimery, protofilamenty, protofibryle, a w końcu filamenty pośrednie.

4. Jakie struktury II rzędowe tworzą główne białka tworzące pajęczynę: spidroiny, arkusze beta tworzące kryształy, helisy 3-1.

-Fibroiny(spidroiny) są składnikami jedwabiu produkowanego przez pająki (krzyżaka i złotego pająka jedwabnego ze stanów)

-właściwości mechaniczne jedwabiu (nici wiodącej i lekkiej): sztywność, wytrzymałość, rozciągliwość, twardość, sprężystość

-nić wiodąca produkowana przez pająka zawiera:

-W 30% łańcuchów polipeptydowych produkowanych przez pająki tworzy beta harmonijki, które ulegają częściowej krystalizacji tworzone przez sekwencji poli Ala, w białku I i II, sekwencje Gly-Gly-X tworzą nietypową helisę 3-1(odp. Za twardość, rozciągliwość, sztywność)

-Sekwencje Poli Ala tworzą arkusze beta, które ulegają częściowej krystalizacji (I i II). Sekwencji Gly-Gly-X nietypowe helisy 3-1

-pająki jest w stanie produkować w jednym czasie nici o różnym składzie aminokwasowym (7 różnych gruczołów, w pewnym stopniu skłąd aminokwasowy zależy od diety pająka)

5. Białka kleje: DOPA. (pochodne tyrozyny 3-4?)

- Niektóre gatunki tworzą polimery podobne do jedwabiu służące jednak do przytwierdzania się (klejenia) np. bisior małży (ang. Byssus)

-Małżowe nici są znacznie grubsze zasadniczo wydzielić można 3 elementy białka adhezyjne, włókniste oraz elastyczne.

-Białka adhezyjne produkowane przez małże zawieraja DOPA 3,4-dihydroksyfenylo-L-alanine powstaje ona w wyniku polimeryzacji (hydroksylacji???) pierściena aromatyczne tyrozyny.

-bisior zawiera również białka kolagenu

-omułki przyklejają się do podłoża, ponieważ DOPA chelatuje jony metali obecne na powierzchni skał. Wiązania wodorowe mogą uczestniczyć w przytwierdzaniu do podłoża. Reszty DOPA nie uczestniczą tylko do przyklejania, ale także stabilizują.

-Wykorzystanie białek klejących:

-Cell-Tak „klej” ekstrakt białek adhezyjnych małży wykorzystywany do przyklejania komórek i tkanek do powierzchni szklanych czy plastikowych. Można uzyskać w kom e coli ale trzeba wprowadzić też aparat enzymatyczny który zmodyfikuje tyrozyne do DOPA

-Gekony mogą poruszać się po szklanych sufitach dzieki specjalnej strukturze keratynowych włosków pokrywają łapy (włoski są zbudowane z beta keratyny) działa to wszystko dzieki siłą vandenrwalsa

-Zdolność adhezji do podłoża zależy od sprężystości (pęczki keratynowe wykazują większą sprężystość niż bryła keratyny)

-Największa siła adhezji wśród organizmów żywych - caulobacter cresentus. Laboratoryjne badania wykazały że oderwnie bakterii wymaga 68 N/mm2 (1cm2 utrzymna 680 kg)

Białka motoryczne: (poruszają się wzdłuż filamentów; przekształacanie energii chemicznej w mechaniczną)

1.Kinezyny, dyneiny, miozyny- poruszające się wzdłuż mikrotubul, filamentów aktyny – ogólny schemat budowy kinezyny konwencjnalnej.

-wykazują procesywność- gdy się przyłączą to tak długo działają aż zrobią całość

-kinezyna, dyneina, miozyna- aktywny wewnątrzkomórkowy transport cząstek, organelli. Są to wieloskładnikowe kompleksy wiążące i hydrolizujące ATP

-kinezyna i dyneina- poruszają się wzdłuż mikrotubul. Kinezyny na zewnątrz (- do + w str błony), a dyneiny do środka komórki (- do – do wnętrza), mikrotubule posiadają końce + i -

-miozyna-wzdłuż filamentów aktyny

-Zazwyczaj wszystkie te białka składają się z domeny motorycznej, która zużywa ATP i zamienia tę energię w ruch, oraz domeny wiążącej ładunek, która łączy się z przenoszonym obiektem. kinezyna składa się z dwóch łańcuchów. U góry znajdują się dwie domeny motoryczne z ADP. Długi i giętki trzon łączy domeny motoryczne z domenami wiążącymi ładunek na dole. (http://www.biotechnolog.pl/molekula-10.htm)

-wszystkie posiadają głowy wiążące z mikrotubulami (stanowią one właściwy motor), części odpowiedzialnej za utrzymanie ładunku i części superhelisy łączącej dwa wcześniejsze elementy

-Kinezyna: przyłączone obie głowy do mikrotubuli, model asymetryczny (ludzki sposób chodzenia)

-Dyneina-więszość występuje w aksonemach (wici, rzęski) znane tylko 2 cytoplazmatyczne)

-Miozyny- podobne do kinezy- głowy, superhelisa i domena wiążąca ładunek

2.Przykłady chorób związanych z nieprawidłowym działaniem białek motorycznych: pierwotna dyskineza rzęskowa/dyneiny i białka pomocnicze/, syndrom Ushera typu I (miozyna VIIa), kardiomiopatia.

-kinezyny:

-dyneiny

-miozyna

3. Syntaza ATP: ogólny schemat budowy, która z podjednostek pełni f-cję katalityczną (beta), ruch Obrotowy (jest napędzany przez hydrolizę ATP lub transport protonów)

-Syntaza ATP(ruch obrotowy)

-konieczny gradient protonowy w poprzek błony, konieczne przekaźniki protonów

Zbudowana jest z wielu podjednostek (Część FO syntazy ATP, przez którą przepływa strumień protonów, zlokalizowana jest w wewnętrznej błonie mitochondrium. Część F1, syntezująca ATP znajduje się na zewnątrz błony)

- Protony (H+) przepływające kanałem utworzonym przez białka części FO powodują, iż FO obraca się. Podjednostka jest połączona z częścią FO – a więc obraca się razem z nią. Tymczasem podjednostki, będące składnikami F1 są unieruchomione, przez "zakotwiczoną" w błonie podjednostkę. Tak więc podjednostka obraca się (rotuje) wewnątrz cylindra powstałego z trzech podjednostek i trzech. Ponieważ jednak jest białkiem asymetrycznym, jego obroty "zmuszają" kolejne podjednostki do zmiany struktury – konformacji. Skutkiem zmian jest zróżnicowana, zmieniająca się w czasie, zdolność podjednostek do wiązania ATP, ADP

-podjednostki: katalityczna 3 alfa, 3 beta (katalityczna), 1 epsilon, 1 gamma (wciska się w heksametr z alfa i beta), podjednostki C zbudowane z 2 helis (część błonowa), dodatkowo beta i alfa

-dysocjacja obu części zależna jest od stężenia jonów magnezu. Poruszają się podjednostki gamma, epsilon i pierścień C

- protony przepływaja pomiedzy pierścieniemC i jednostką alfa zmiany konformacyjne powoduje synteza ATP, jeśli dodamy ATP to może odwrócić kierunek ruchu, synteza ATP może być hydrolizawać ATP

- Podjednostka gama przechodzi przez środek heksametru jest niesymetryczna jej obrót powoduje konformacyjne zmiany podjednostki Beta powodując (zamkniecie T, otwarcie O, półzamknięte L) każda z trzech podjednostek B jest w innej konformacji

- Obrót podczas syntezy jest odwrotnym w stosunku do ruchu zegara, zgodny gdy hydroliza ATP

4. Inne przykłady białek motorycznych związanych z ruchem obrotowym, np.

kompleksy pakujące DNA do kapsydów bakteriofagów, (ciało podstawowe wici)

-bakteriorodopsyna BR-7 helis alfa z zamkniętą wewnątrz cząstką retinalu (ma dwie konformacje trans lub cis zależnie od związania H), naprzemiennie wiązanie podwójne i pojedyncze, umieszczona w błonie komórkowej. Zmiana konformacji retinalu pod wpływem fotonu, uwolnienia H przekazanego na asparagine. (re tinol zmienia formę z trans na cis, odłączenie protonu, uwolnienie protonu do wnętrz)

-BR pod wpływem światła pompuje H+ do wnętrza proteo-polimerosomu, który powstał z polimeru przypominającego dwuwarstwę lipidową. Gradient protonowy napędza syntezę ATP. Bakterie poruszają się za pomocą wici

-motor pakujący DNA do prokapsydów bakteriofagów

-motor wirusa Phi29 jeden z najlepiej poznanych

1.rola izomeraz dwusiarczkowych białek i izomeraz peptydylo-prolilowych w fałdowaniu białek

-izomeraza dwusiarczkowa białek (PDI) ułatwia przetasowanie wiązań dwusiarczkowych (S-S) przez zwiększenie szybkości wzajemnej wymiany mostków S-S

(u Eucaryota – w retikulum endoplazma tycznym, u Procaryota w periplaźmie)

- izomeraza peptydylo-prolinowa cis-trans ( PPI) katalizuje izomeryzację wiązań peptydowych X-Pro z formy trans do cis (przekształceniu ulega ok. 10 %wiązań),

2. immunofiliny, cyklofiliny,FKBP- co to?

-immunofiliny- są to cytoplazmatyczne białka wiążące immunosupresory (leki które hamują lub zapobiegają aktywności układu immunologicznego) m.in. cyklosporynę A i rapamycynę. Mają aktywność izomerazy peptydyloprolilowej.

-Leki działające na immunofiliny: cyklosporyna, takrolimus, syrolimus (rapamycyna), ewerolimus;

-do immunofilin należą:

-FKBP- funkcja wykracza poza typowe PPI- przekazywanie sygnału, tworzenie kompleksów z receptorami hormonów steroidowych, transport białek i kompleksów, regulacja uwalniania wapnia (receptory IP3)

- FK506 i inne inhibitory PPI mogą być stosownae w leczeniu chorób neurologicznych gdyż ich poziom w mózgu jest wyższy niż w innych tkankach. Fk506 przyspiesza regenerację uszkodzonych nerwów, zwiększa ilość aksonów, zwiększa grubość otoczki mielinowej)

-Cyklofiliny CypA wiąże sekwencję Ala – gly- pro – ile w domie Ca białka Gag wirusa Hiv 1 utrzymuje w konformacji trans. CypA pełni rolę białka opiekuńczego w trakcie tworzenia otoczki wirusa HIV. Funkcja izomerazy cis-trans jest prawdopodobnie zbędna. Cyklofiliny wiążą i aktywują receptory steroidowe (podobnie jak FKBP w aktywności izomerazy)

3. jakie inne funkcje poza typową rolą izomeraz peptydylo-prolilowych pełnią immunofiliny (przykłady 1-2)

--FKBP- funkcja wykracza poza typowe PPI- przekazywanie sygnału, tworzenie kompleksów z receptorami hormonów steroidowych, transport białek i kompleksów, regulacja uwalniania wapnia (receptory IP3)

- FK506 i inne inhibitory PPI mogą być stosownae w leczeniu chorób neurologicznych gdyż ich poziom w mózgu jest wyższy niż w innych tkankach. Fk506 przyspiesza regenerację uszkodzonych nerwów, zwiększa ilość aksonów, zwiększa grubość otoczki mielinowej)

-Cyklofiliny CypA wiąże sekwencję Ala – gly- pro – ile w domie Ca białka Gag wirusa Hiv 1 utrzymuje w konformacji trans. CypA pełni rolę białka opiekuńczego w trakcie tworzenia otoczki wirusa HIV. Funkcja izomerazy cis-trans jest prawdopodobnie zbędna. Cyklofiliny wiążą i aktywują receptory steroidowe (podobnie jak FKBP w aktywności izomerazy)

4. białka szoku termicznego-ogólny schemat działania, czym różni się mechanizm działania Hsp70(DnaK) od Hsp60(GroEL) ,jaką rolę pełni TF(trigger factory)

-Białka szoku cieplnego (HSP – ang. Heat shock proteins) – grupa białek, których ekspresja wzrasta, kiedy komórki są narażone na działanie czynników stresowych, m.in. podwyższonej temperatury. Produkcja HSP może wzrastać także w odpowiedzi na infekcje, zapalenie, działanie toksyn, promieniowanie UV, głodzenie, niedotlenienie itp. Część HSP jest produkowana w komórce cały czas.

- HSP działają jako białka opiekuńcze odpowiedzialne za prawidłowe zwijanie się innych białek, ich oligomeryzację, translokację oraz degradację. Funkcje HSP są podobne u wszystkich organizmów żywych. Ich sekwencja aminokwasowa jest silnie konserwatywna.

-Ze względu na masę cząsteczkową (wyrażaną w kDa) białka szoku cieplnego dzieli się na cztery główne rodziny: niskocząsteczkowe, HSP60, HSP70 i HSP90.

-rodzina Hsp70 (Eukariota-cytozol)DnaK (Prokariota)

Eukariota Prokariota

-Struktura Hsp70

Domena druga i trzecia zmieniają konformację po hydrolizie ATP.

Gdy dochodzi do hydrolizy ATP substrat jest bardzo silnie związany- nie oddysocjowuje

-Hsp40/ DnaJ- wiąże się z łańcuchem polipeptydowym; rejon J rozpoznaje Hsp70

-Hsp70/DnaK- poznaje substrat, białko wspomagające przyspiesza hydrolizę ATP

GrpE- przemieszcza ADP

-Rodzina Hsp60
-Struktury oligomeryczne (chaperonins) „beczułki”- substrat jest odosobniony od białek cytozolowych

-Też organellowe i stresowe.

-Działają po Hsp70 (jeżeli fałdowanie jest nieprawidłowe).

Grupa I

Eukariota Prokariota

Hsp60 - forms heptameric ring GroEL

Hsp10 - forms cap GroES (*)

ctHsp60 (chloroplasts)

Hsp60 (mitochondria)

Grupa II

TriC (cytosol) forms two octameric rings

- GroEL

- Działanie:

-budowa TF domeny głowy, sygnatura TF (wiązanie z rybosomom), część główna (ciało)- działa od razu po wyjściu z rybosomu

-wychodzący łańcuch dostaje się od razu pod TF i tam się zwija, tworząca tą przestrzeń „kołyska” jest hydrofobowa. TF dysocjuje i przyłącza się ponownie do rybosomy, gdyż trzeba ochronić kolejną domenę.

-czynnik TF ma aktywność izomerazy prolinowel (wiązanie z cis na trans i odwrotnie)

5. co to są agresomy

-uszkodzone białka mogą tworzyć ciało inkluzyjne w komórkach bakterii. W komórkach drożdży uszkodzone białka są gromadzone w IPOD –insoluble protein depo sit w JUNG. W kom ssaków mogą powstać agresomy. Uszkodzone znakowane ubikwityną białka są transportowane do agresomu przez dyneinę i białko adaptorowe deacetylazę histonową 6 (HDAC6). Na powierzchni agresomu znajduje się intermediat pośredni- wimentyna

6. jaką rolę pełnią: kalneksyna, kalretikulina, tapazyna, Hsp47, glukozylotransferaza UDP-glukozy

Kalneksyna, kalretikulina

-specyficzne dla ER pełnią funkcję opiekuńczą

-sekwencja sygnałowa na N końcu( 13-36 reszt aminokwasowych; przynajmniej jedna reszta z ład + i hydrofobowa), takie białka są syntetyzowane na szorstkim ER, białko w trakcie syntezy przedostaje się przez translokon i wewnątrz ER ulegają fałdowaniu

-glikoproteiny-oligosacharyd pełniący rolę adresu kierującego białko do odpowiedniej organelli

-lektyny rozpoznają rdzeń oligosacharydowy

-system kontroli fałdowania w ER:

UGGT-gukozylotransferaza UDP-glukozy- dodaje glukozę do źle sfałdowanych

GlcII-glukozydoza, odcina resztę glukozy jeśli białko jest dobrze sfałdowane

Man I-mannozydaza (odcina resztę mannozy i kieruje do degradacji)

Jeśli jest dobrze sfałdowane to GlcII odcina glukozę. Jeśli nieprawidłowo GlcII odcina glukozę, ale UGGT ponownie dodaje glukozę.

ERGIC wiązanie poprawnych białekpowstanie pęcherzykatransport do Golgi

-Hsp47, tapazyna – wyspecjalizowane białka opiekuńcze

-Hsp47 uczestniczy w fałdowaniu kolagenu, inne białka opiekuńcze pomagające to BiP (Hsp70) oraz PDI nie wiadomo dokładnie kiedy Hsp47 uczestniczy w fałdowaniu (może zapobiegać powstawaniu włókien kolagenowych jeszcze w ER). Jest to jedyne białko, które ma tylko jeden substrat-kolagen

Hsp47 nadprodukowane w narządach (płuca serce wątroba i skóra), gdy zachodzi nieprawidłowe włóknienie, mutacje w tym genie mogą powodować wrodzoną łamliwość kości (gen SERPINNH1) autoantygen w chorobach reumatoidalnych

-Tapazyna (TAP associated glycoprotein) białko transbłonowe w ER uczestniczy w składaniu kompleksów MHC klasy I z peptydami (MHC-białko głównego układu zgodności tkankowej)

7.wpływ Hsp na apoptozę, tolerancję komórek nowotworowych na leki, termotolerancję.

Termotolerancja – kom są mniej podatne na szok termiczny jeżeli wcześniej zostały poddane działaniu umiarkowanie podwyższonej temperatury

Hsp hamują apoptoze i powodują oporność kom nowotworowych na chemio i radioterapie

Apoptoza- programowana śmierć komórki zachodzi zgodnie z ustalonym schematem, ważna jest w organogenezie i różnicowaniu , usuwaniu kom uszkodzonych, nieprawidłowych lub błednie występujących,… naturalne kom cytotoksyczne (rozpoznają fragment wirusów na pow. Kom) np. zarazone wirusem… apoptoza niedojrzałych limfocytów B które rozpoznają białka swojego organizmu

Apoptoza jest uaktywnaian przez kaspazy (proteazy cysteinowe rozpoznające motywy z Asp, syntetyzowane są nie aktywnie w postaci zymogenów); jedna aktywana kaspaza aktywuje kolejne a te z kolei rozpoznają różne białka w komórce.

Etapy apoptozy:

-degradacja mitochondriów

-degradacja DNA-powstaje drabinka DNA

-komórka zaokrąglona – rozpad błon –powstaje ciałko apoptyczne, które mogą być sfagocytowane

Jednym z przejawów apoptozy jest degradacja mitochondriom i uwolnienie cytochromu C

Apoptosom= Apaf1 + kaspaza9 + cytochrom

Aktywacja apoptozy szlakiem wewnętrznym (mitochondrialny)

-W trakcie degradacji mitochondriów uwalniany jest cytochrom C łącząc się z Apaf1 (apoptosom); uruchamia kaspazy, uwalniają cytochrom białka bax i bak

Szlak zewnętrzny potrzebne receptory śmierci rozpoznawane kaspaze 8

-Hsp hamują różne etapy apoptozy (białka szoku termicznego hamują apoptozę)

-Hsp70 wiążą inne białka uwalniające cytochrom lub same go wiążą, jak też Apaf1…. Blokują też aktywację kaspaz.

-Hsp70 wiąże Apaf1 uniemożliwiając poprawne działanie… różne koncepcje miejsca wiązania

-sHsp 27 i alfaB-krystalina hamują na różnych etapach np. powstawanie reaktywnych form tlenu czy też wiązanie do receptorów śmierci.

-Hsp blokują proces apoptozy na wielu etapach

Wpływ Hsp na tolerancję komórek nowotworowych na leki?

Kom nowotworowe często mają podwyższony poziom Hsp70, 90 i sHsp 27 (Hsp są dla niektórych nowotworów niezbędne do rozwoju )- może jest to reakcja obronna przed transfekcją kom nowotworowych

1.Hsp mogą powodować oporność na leki antynowotworowe. Ale z drugiej strony są koniecznie do prowadzenia odpowiednich odpowiedzi antynowotworowych w ukł immunologicznym. Hsp związane z antygenem uwolnione poza komórkę by kom immunologiczne mogły rozpoznawać kom nowotworowe.

W ostatnich latach proponuje się wyciszanie ekspresji Hsp w kom nowotworowych, co może spowodować spowolnienie wzrostu nowotworu i zwiększy się jego wrażliwość na leki . Wyciszanie zachodziłoby na drodze wprowadzania dsRNA lub siRNA i aktywacji białek DICER

8.udział Hsp w aktywacji nabytej odporności immunologicznej skierowanej przeciwko komórkom nowotworowym

2.Hsp wiążą peptydy pochodzące z białek komórek nowotworowych. Kompleksy Hsp-peptyd są rozpoznawane przez kom prezentujące antygeny – aktywacja odpowiedzi immunologicznej

9. hamowanie ekspresji Hsp przez siRNA lub antysensowny DNA jako metoda wspierająca leczenie nowotworów.

W ostatnich latach proponuje się wyciszanie ekspresji Hsp w kom nowotworowych, co może spowodować spowolnienie wzrostu nowotworu i zwiększy się jego wrażliwość na leki . Wyciszanie zachodziłoby na drodze wprowadzania dsRNA lub siRNA i aktywacji białek DICER

10. Hsp90 jako cel leków antynowotworowych(gendamycyna)i jej pochodne - mechanizm działania, dlaczego hamowanie aktywności Hsp90 hamuje rozwój nowotworu?

Hsp90- białko opiekuńcze- cel leków antynowotworowych

-Hsp 90 cel leków antynowotworowych dimer (troche jak szczypce);współdziała z różnymi białkami Hsp 70, Hsp 40, HIP, HOP, p23 i inne.

-Hsp90 konieczny do wiązania hormonów estrogenów z ich receptorami, powstają złożone kompleksy białkowe, które umożliwiają receptorowi przyjecie odpowiedniej konformacji do przyjęcia estrogenu.

-Antybiotyk geldanamycyna jest inhibitorem Hsp90 wiąże się w miejscu wiązania ATP nie powstają aktywne kompleksy, nie przyłącza się p23.

-Geldanamycyna jest podstawą 17AAG nowy lek (faza kliniczna)

Kom nowotworowe mają specyficzne wymagania w stosunku do Hsp90, wiele białek wymaga do prawidłowego funkcjonowania. Hsp90 nowotworowe wiąze 100x silniej lek niż Hsp90 w kom zdrowych…. W nowotworowych Hsp90 tworzy inne kompleksy z białkami pomocniczymi, mają wyższą aktywność ATPazy ,co powoduje zwiększone powinowactwem do geldanomycyny

Kompleks zawierający Hsp90 oddziałuje z p53 –supresorem nowotworów… p53 hamuje cykl komórkowy indukuję apoptozę i starzenie komórki

Jako czynnik transkrypcyjny aktywuję syntezę p21, hamuje aktywność kinazy, cykl komórkowy zatrzymany w G,1 można uruchomić apoptozę

W około 50% nowotworów posiada uszkodzone p53 które nie aktywuję p21.

Białko p53-supresor guzów nowotworowych

-mutacje w genie p53 mogą indukować powstanie nowotworu

Poziom p53 wzrasta w różnych warunkach stresowych. Najczęściej uszkodzenie DNA. Jak komórka jest uszkodzona to najlepiej ją zdegradować, jak jest p53 to hamuje cykl w fazie G1, gdy nie ma p53 to komórki nowotworowe mają niekontrolowany cykl komórkowy.

Mamy dwa geny kodujące p53. Jeden może być zdrowy, drugi chory , ale chore mogą tworzyć agregaty ze zdrowymi.

11. p53-zepół Li Fraumeni

Zespół Li-Fraumeni- dziedziczna (autosomalna dominująca) predyspozycja do rozwoju nowotworów, czerniaków, białaczek, nowotworów piersi i mózgu, powodowana mutacjami w genach TP53 (kodującym p53) i CHEK2. CHEK2 koduje kinazę białek CHk2, która w odpowiedzi na uszkodzenie DNA, fosforyluje m.in. p53. Ryzyko rozwoju nowotworu.

Zespół wykryto u około 400 rodzin

-rzadki uwarunkowany genetycznie zespół o typie dziedziczenia autosomalnym dominującym, związanym z mutacją w genie TP53, jednym z najważniejszych genów supresorowych nowotworów, którego brak lub uszkodzenie powoduje zwiększoną podatność (zachorowanie przed 45. rokiem życia) na choroby nowotworowe, a zwłaszcza:

-Gen TP53 (chromosom 17) koduje białko TP53, które oprócz działanie przeciwnowotworowego, wykazuje także działanie hamujące starzenie się komórki.

-CHEK2 – ludzki gen kodujący białko CHEK2, będące kinazą efektorową zaangażowaną w naprawę DNA. Locus genu to 22q12.1. CHEK2 jest antyonkogenem; jego produkt białkowy przez interakcję z, między innymi, białkiem P53, zatrzymuje cykl komórkowy.

-Mutacje konstytucyjne i polimorfizmy w genie CHEK2 są związane ze zwiększonym ryzykiem niektórych nowotworów.

-Określone mutacje w CHEK2 mogą być związana z pewnymi postaciami zespołu Li i Fraumeni u chorych z TP53 dzikiego typu (zespół Li i Fraumeni typu 2, LFS2).

-Dowiedziono, że CHEK2 reguluje funkcje białka BRCA1 przez fosforylację reszty seryny w pozycji 988. Fosoforylacja tej reszty serynowej jest niezbędna do uwolnienia BRCA1 z kompleksu BRCA1-CHEK2.

12. proteosom 26S - degradacja białek znakowanych ubikwityną, rola enzymów E1, E2, E3 (RING, HECT). (uczestniczy szereg enzymów przekazujących ubikwityne do proteasomów)

Proteoliza

-degradacja białek regulatorowych

-usuwanie nieodwracalnie uszkodzonych białek

Fragmenty hydrofobowe białek są chronione przez chaperony, ale czasem nie da się nic zrobić gdy źle się pozwijają.

ClpAP u E.coli degradacja i rozwijanie

Proteasom 26S

Jeśli mRNA jest wadliwe, brak kodonu stop, dodaje się do rybosomu ssrRNA naładowane alaniną, pozwala na dokończenie syntezy (powstaje znacznik kierujący do degradacji) u procariota

Naznaczenie białek prokariotycznych syntetyzowanych na uszkodzonych mRNA niezawierającym kodonu terminalnego

Proteasom26-Eukariota

-degradacja białek znakowanych ubikwityną

- kontrola cyklu kom, różnicowania apoptozy, prezentacja antygenu, regulacja kaspaz,

Produkty trawienia białek przez proteasom posiadają 3 -25 łańcuchy aminokwasowe.

Białka degradowane przez proteasom 26S są znakowane ubikwityną, przyłacza się ona do reszt lizyny uszkodzonego substratu…

W przyłączeniu ubikwityny do substratu uczestniczą enzymy E1 E2 E3 (dwie formy–RING, HECT )

13.zespół Angelmana

Zespół Angelmana może być wywołany przez mutacje w genach ligazy UBE3A HECT (E3) inne choroby np. Parkinson , Alzheimer i Huntingtona –zaburzenia ubikwitynacji (degradacja białek)

-opóźnienie umysłowe, bezład, padaczka, zaburzenie mowy, zniekształcenie twarzy, mikrocefalia, napady śmiechu, problemy ze snem

14. zw.hamujące działanie proteasomu 26S jako potencjalne leki antynowotworowe.

Proteoliza w transformacji nowotworowej

- hamowanie powoduje stabilizacje pronowotworych białek

- przyspieszeni powoduje rozkład białek hamujących rozwój raka

-słaba proteoliza, stabilne białka onkogenne rozwój nowotworu

-ważne jest aby proteoliza była zrównoważona, aby nie doszło do rozwoju nowotworu

Wirus HPV powoduje degradacje p53. HPV1 wirus papilloma, zmiany nowotworowe pochodzenia nabłonkowego, rak szyjki macicy

Bortezomib hamujący działanie proteasomu 26S. Białka odpowiedzialne za apoptoze działają dłużej bo nie są degradowane (badania odnośnie szpiczaka mnogiego)

Są też inne leki inhibitory proteasomu które są w 1 fazie badań

Bortezomib –potencjalny lek antynowotworowy, hamuje aktywność proteasomu 26S

Choroby konformacyjne/agregacyjne

Wiele chorób jest wynikiem nieprawidłowej konformacji białek i agregacji.

Przyczyną niektórych chorób może być brak aktywności cha peronów

Około 30 różnych jednostek chorobowych jeśli agregaty pozostają poza komórkami to SA to amyloidozy

Wiele chorób posiada agregaty we wnętrzu komórki

Alfa synukleina – Parkinson

Huntingtonina – huntinktyna

Stwardnienie zanikowe boczne- dysmutaza ponadtlenkowa

Choroba Alzhaimera – białko tau

Nieprawidłowo zwinięty polipeptyd ulega degradacji poprzez proteasom – choroba jest wynikiem braku aktywności białka

1.Mukowiscydoza

-rola białka CFTR

-dlaczego pacjenci chorzy na mukowiscydozę są szczególnie podatni na zakażenia Pseudomonas aeruginosa?

-gentamycyna- antybiotyk powodujący błędy w translacji jako lek stosowany w leczeniu mukowiscydozy

Wieloukładowa choroba genetyczna (autosomalna recesywna). Mutacja w genie CFTR.

Powoduje nieprawidłowy transport jonów, kom wydzielnicze z ukł oddechowego i pokarmowego.,

Ukł oddechowy – zaleganie śluzu, polipy nosa i przewlekłe zapalnie płuc, zakażenia Pseudomonas aeruginosa, Haemophilus influenzae, 90% przypadków śmiertelnych z powodu przewlekłego zapalenia płuc.

Wątroba – niedrożność dróg żółciowych , marskość wątroby

Trzustka – zaleganie proenzymów trawiennych

Jelito cienkie – niedrożnośc smółkowa, 10% niemowląt wymaga operacji

Uszkodzenie przewodów nasiennych-bezpłodność u 95% mężczyzn

Skóra-gruczoły potowe wydzielają zwiększoną ilość jonów Na+ i Cl-

CFTR- glikoproteina rodzina ABC (ATP brinding casette)

ABC-glikoproteina P

CFTR poza funkcją kanału chlorkowego:

( -reguluje też inne kanały transportujące HCO3- stymulowana przez AMP aktywność kinazy adenylanowaej

Transport glutatnionu)

-regulacja sekrecji Cl- przez inne kanały

-regulacja innych kanałówtransportujących (HCO3-)

-stymulowana przez AMP kinaza adenylowa

Wsystepuje w przewodach żółciowych gruczołach potowych jelicie cienkim

ENaC- kanał przenoszący NA+

Zmutowany CFTR, brak aktywności, zaburzenie równowagi jonowej, transport Na2+ i wody do komórki = zagęszczenie śluzu

Około 1500 mutacji CFTR;najczęstsza mutacja(70% przypadków) to delecja F508

100% CFTR delF508 w wyniku nieprawidłowego fałdowania w ER zostaje przetransportowane do cytozo lu, gdzie ulega degradacji.

75%CFTR wt jest degradowane

W fałdowanie białka uczestniczą w ER: kalneksyna, Hsp70 i Hsp90

5 klas mutacji w CFTR

1.nonsens lub przesuniecie ramy odczytu

2.nieprawidłowe modyfikacje lub transport

3.nieaktywne jako kanały chlorkowe, brak reakcji na ATP

4.nieprawidłowa przepuszczalność Cl-

5. złe składanie tran skryptu

6.Przyspieszona degradacja i resynteza

Diagnoza

Na podstawie charakterystycznych objawów.

Test potowy (Cl-, Na+>60mmol/L), przez nabłonkowa różnicy potencjałów, diagnostyka molekularna

Testy przesiewowe – oznaczenie immunoreaktywnej trypsyny we krwi i najczęstszych mutacji w genie CFTR

Dlaczego brak aktywnego CFTR obniża odporność na bakterie?

  1. Zahamowanie sekrecji Cl- intensywna Na+ i wody powodują zagęszczenie i zwiększenie ilości śluzu Zaczynają się pojawiać warunki beztlenowe, które sprzyjają rozwojowi bakterii, mikrokoloni aż do biofilmu

  2. Białko CFTR może brać udział w aktywacji odpowiedzi immunologicznej po infekcji P. aeruginosa poprzez wiązanie LPS. Ekstrakcja LPS poprzez endocytozę ,to wywoduje przepzmiesznie czynika NF-kB do jądra kom, co powoduje syntezę cytokin

W obecności glicerolu cześć uszkodzonych białek trafia do błony co powoduje uzyskanie przynajmniej częściowej aktywność.

Biofilm P.aeruginosa w drogach oddechowych chorych na mukowiscydozę

Okazało się że w długim okresie czasu pojawiły się komórki odporne na odpowiedz immunologiczną, cały czas rozwijając się w drogach oddechowych.

Bakteriofagi mogą uczestniczyć w kształtowaniu biofilmu

Terapia

-antybiotyki (1969 8,4 roku w 2000 32 lata)

-leki rozszerzające oskrzela, uzupełnianie enzymów trzustkowych, odpowiednia dieta, fizjoterapia i przeszczepy, transplantacja płuca, płuco-serca (60% pacjentów przeżywa 3 lata po przeszczepie)

Naprawa białka

Gentamycyna – supresja mutacji stop, nonsensownych

Chemiczne chaperony np. glicerol, fenylomaślan

Czynniki aktywujące przepływ jonów chlorków przez kanał delF508CFTR – inhibitor fosfodiestrowy-milrion

2.Zaćma/desmin opatia – modyfikacje potranslacyjne białek strukturalnych (beta i gama krystaliny) i białek opiekuńczych (alfaA- i alfaB-krystaliny) mutacje w genach alfa krystaliny, desmina – filamenty pośrednie

Mutacje w sHsp mogą powodować zaćmę i desminopatię.

alfaA- krystalina i alfaB-krystalina obie w soczewce

krystalina B jeszcze w mięśniach szkieletowych sercu i śledzionie.

Badania in vitro stwierdzają że są białkami opiekuńczymi

Zaćma

Krystaliny alfa, oraz strukturalne beta i gama – główne biaka soczewki

Mętnienie soczewki powoduje osłabienie ostrości i kontrastu, dzieje się tak poprzez odcięcie fragmentu białka, deaminacja, utleniania, glikacji (nieenzymatyczna glikozylacja białek) fosforylacji i izomeryzacji.

Glukoza może modyfikować białka również w soczewce oka.

Morfogeneza soczewki-jest przezroczysta dzieki regularnemu ułożeniu.

Komórki soczewki są heksagonalne, pozbawione jąder i organelli kom. –dlatego nie mają akywnośi metabolicznej; zwiększona ilość białek.

W jądrze soczewki dorosłej osoby mogą znajdować się białka syntetyzowane podczas życia płodowego!

Modyfikacje potranslacyjne alfa krystalin mogą prowadzić do agregacji białek strukturalnych soczewki gama i beta krystalin, mętnienie soczewki, rozwój zaćmy.

Efekty mutacji w genach alfa-krystalin: brak aktywności opiekuńczej, nieprawidłowe oddziaływania z innymi białkami

Terapia – pochodna pantotenianiu wykluczono w badaniach klinicznych, ale leki przeciw bólowe hamują modyfikacje posttranslacyjne , acetylo L-karnityna zapobiega glikacji

Karnozyna-(Balanylo-L-histydyna)-hmuje agregację alfa krystalin.

Desminopatia (przyczyną jest mutacja w genie desminy) - może być wynikiem mutacji w genach alfaB-krysaliny (delecja w przeciwieństwie do delecji alfaA-krystaliny) nie powoduje utraty wzroku

Jednak desmina (białko mięśni ) jeśli jest uszkodzone, agreguje się w mięśniach prowadząc do uszkodześ serca i mieśni szkieletowych, co powoduje śmierć. Inne białka znajdywane w agregatach to ubikwityna, alfa b_krystalina oraz prekursor amyloidu.

Desmina jest filamentem pośrednim wiąże cytoszkielet z innymi strukturami komórkowymi.

alfaB-krystalina uszkodzona tworzy asymetryczne złogi w mitochondriach, co powoduje wejście na szlak apoptozy

W kom mięśniowych syntetyzowana na dość niskim poziomie, a indukowana w warunkach stresowych (wysiłek), uczestniczy w obróbce transkryptów, oddziaływania z białkami regulującymi proces apoptozy

Alfa beta krystalina chroni komórki mięśniowe przed stresem:

-stabilizuje cytoszkielet i miocyty

-w warunkach stresowych jest transportowana do jądra komórkowego i uczestniczy w obróbce transkryptów

-oddziałuje z białkami regulującymi proces apoptozy

3. Amyloidozy- struktura –poprzeczny arkusz beta, wiązanie czerwieni Kongo

Polineuropatia amyloidowa – transtyretyna

Amyloidowa pierwotna (AL)- łańcuch lekki immunoglobiny

Amyloidowa wtórna (AA)- białko A surowicy

Amyloidozy

Zewnątrzkomórkowe agregaty białek lub peptydów – produkty proteolizy

Amyloid – struktura bogata w arkusze beta ,białko niewrażliwe na proteolizę

Polska nazwa Skrobiawice od 20 do 40 rodzajów chorób

Łańcuchy beta ułożone poprzecznie do osi włókna

Wykrywanie barwienie czerwienią Kongo, zielony w świetle spolaryzowanym (zielone jabłka), immunodetekcja , scyntygrafia.

Jak i dlaczego tworzy się amyloid? W In vitro praktycznie każde biało może tak się zachować jeśli znajdzie się w odpowiednich warunkach… nie wiadomo jak się to dzieje z organizmach

E. coli tez ma amyloid – fimbrie curli (polimery CsgA) umożliwia przyleganie do podłoża

Inne to białka z kosmówki w jajach ciem czy też kosmówki i pewnych ryb

Białka o różnej sekwencji aminokwasowej mogą tworzyć podobna strukturę trzeciorzędową

Amyloid może powstawać z białek natywnych (priony, lizozym, transtyretyna) czy też z rozwiniętych

To samo białko może tworzyć różnie wyglądające włókna amyloidu

Polipeptydy(peptydy) rozwinięte natywne

Alfa synukleina prion

Amylina B2-mikroglobulina

Amyloid beta lizozym

pranstyretyna

amyloid

Polimorfizm włókien amyloidowych – w zależności od warunków mogą powstawać różne formy włókien amyloidowych

Mechanizm tworzenia włókna amyloidowego (3 modele)

1.(jakaś) matryca kawałek amyloidu + białka natywne lub częściowo rozwinięte = wiązanie – zmiana struktury(konformacji) indukowana na matrycy = wydłużenie amyloidu

2.Rózne konformacje białka tworzącego amyloid – odpowiednia konformacja zwianie początek budowy włókna przesuniecie kinetyki.

Różne konformacjiwiązanie konformacji „okrągłej”przesunięcie równowagiwydłużenie włókna

3.W odpowiednich warunkach pewne konformacje białek wypadają z roztworu w postaci amyloidu, w zależności od warunków powstają różne włókna amyloidu (musi być jakiś ligand)

Skąd matryca?

-model 1 i 2 (powstanie włókna na matrycy zarodkowanie włókien amyloidu)

-model 3- powstaje oligomer, który zmienia się pod wpływem ligandu

Dlaczego amyloid jest toksyczny?

  1. Włókna amyloidu uszkodzają strukturę tkanki narządu

  2. Oligomery tworzące włókna amyloidu uszkadzają błony komórkowe (oligomery(intermedia ty amyloidu) są toksyczne, wł. Amyloidu nie są toksyczne)

  3. Włókna amyloidu wiążą jony metali, co powoduje powstanie reaktywnych form tlenu

  4. We włóknach amyloidu zostają uwięzione białka niezbędne do prawidłowego funkcjonowania komórki

Diagnoza

Objawy kliniczne niewydolność serca, uszkodzenie nerek, neuropatia, hepatomegalia, zespół cieśni nadgarstka, zmęczenie, utrata wagi – EKG, scyntygrafia, echokardiogram biopsja( żołądek, skóra, tkanka tłuszczowa)badania histopatologiczne

Transtyretyna – wiąże tyroksynę i retinol w surowicy

Homotetramer 4x55 kDa, syntetyzowana głownie w wątrobie

Choroba:rodzinna polineuropatia amyloidowa, układowa, dziedziczna, nabyta

Mutacja = zmiana struktury, agregacja w starszym wieku, ponad 50 mutacji (najczęstsze Met30Val, Ala60Thr)

Terapia (ATTR) – transplantacja wątroby, tafamidis – zapobiega dysocjacji tetrameru (chemical chaperones) transtyretyny i powstawaniu amyloidu (II,III faza badań klinicznych)

Amyloidoza wtórna (AA) białko surowicy A, chroniczne stany zapalne ,50% chorych ma reumatoidalne zapalenie stawów

8 przypadków na milion w ciągu roku

Amyloidoza pierwotna (AL.)łańcuch lekki immunoglobuliny, dyskrazja (nieprawidłowy skład krwi). Najczęstsza amyloidowa powodująca uszkodzenie mięśnia sercowego-brak leczenie

Terapia:

-AL.- chemioterapia połączona z przeszczepem komórek pnia w krwi obwodowej

-oligonukleotydy antysensowne, siRNAhamowanie syntezy prekursora amyloidu

-chirurgiczne usuwanie guzków amyloidowychterapia laserowa

4.Choroba Huntingtona i inne choroby poliglutaminowe

Agregacja białek jest związana z wieloma chorobami neurodegeneracyjnymi

Choroba Huntingtona – dziedziczna autosomalna dominująca

Objawy:

Powodowana przez mutacje w genie kodującym huntingtynę (Htt); w eksonie 1 genu Htt występują powtórzenia CAG (kodujące glutaminę Q)

Diagnostyka: testy genetyczne

Jaką role pełni ?

Huntingtyna produkowana prawie we wszystkich tkankach, w kom, w jadrze, ER, aparacie Golgiego, mitochondria, pęcherzyki synaptyczne

-regulacja transkrypcji genów

-transport pęcherzyków

-transport RNA

-rola w embriogenezie-śmierć mysich embrionów –homozygot z del Htt

Htt uczestniczy w przekazywaniu sygnałów, transporcie. tworzeniu pęcherzyków synaptycznych i endocytozie

Skrócona forma Htt jest toksyczna dla kom.

Htt tworzy agregaty w cytozolu i jądrze neuronów

W jadrze komórkowym agregują N terminalne końce białka, po degradacji koniec N agreguje i staje się toksyczny .

W iele bialek oddziaływujących z Htt to czynniki transkrypcyjne

Htt zmutowany wiąże czynniki transkrypcyjne w jądrze kom w formie agregatów, lub inny mechanizm działa ze Htt zmutowana nie wiąze w cytozolu rep resorów transkrypcji

Wpływ Htt na transkrypcję: w cytozo lu Htt wiąże receptory transkrypcji, zmutowana Htt nie oddziałuje z rep resorami – zahamowanie transkrypcji

Struktura agregatów poliQ Htt wygladają jak nanorurki wypełnione wodą, 3 nanorurki we włóknie

Włókna poliQ są stabilizowane poprzez wiązania wodorowe pomiędzy grupami CO, NH łańcucha głównego i NH2 łąńcuch bocznego

-stabilną strukturę tworzą sekwencje zawierające >40resztQ

Rola białek szoku termicznego w usuwaniu agregatów i zapobieganiu toksyczności poliQ:

Białka szoku termicznego zapobiegają powstawaniu agregatów Htt… małe Hsp27 hamuje śmierć neuronów indukowaną przez agregaty PoliQ

Cenorabdis elegans -nicień zawierał rekombinowane białko Htt ze znacznikiem; im więcej glutaminy tym większa agregacja, normalne białka agregują po dłuższym czasie organizm modelowy do badań agregacji poliQ

-Dzięki tym doświadczeniom odnajdywano geny hamujące produkcje uszkodzonego genu (siRNA). Jak się okazało brak Hsp70 (hsp1) powoduje szybszą agregację ,ale to nie wszystkie białka

Identyfikacja genów odpowiedzialnych za regulację agregacji poliA- brak Hsp70 i czynnika Hsf powoduje agregację poliQ>33

Terapia…

Hsp są indukowane przez leki standardowo stosowane w leczeniu chorób niezwiązanych z agregacją białek

-podwyższenie poziomu białek szoku termicznego obniża agregację huntingtyny

Indukcja syntezy Hsp, które działają na 2 sposoby z jednej strony zapobiegają agregacji, a z drugiejpomagają w degradacji białek.

Łatwo można wymusić zwiększenie produkcji Hsp jeśli zablokujemy Hsp90 (geldanamycyną, 17AAG), powoduje to wzrost ilości innych Hsp, bo Hsp90 kontroluje negatywnie HSF1 (czynnik transkrypcyjny kontrolujący geny innych Hsp)

Hsp zapobiegają agregacji HttEX

Hsp uczestniczą w degradacji HttEX

Leki te hamują agregację Htt… indukcja produkcji Hsp może być wywołana poprzez inne leki np. statyny (inhibitor enzymu odpowiedzialnego za syntezę cholesterolu)

Aktywność acetylotransferazy

Biała zawierające poliQ wiążąc CBP (acetylotransferaza histonowa), może to powodować hamowanie transkrypcji części genów… jeśli użyć inhibitorów deacylazy histonowej można przywrócić normalny stan innych białek w kom.

-inhibitory deacetylaza histydynowej przywracają właściwy poziom transkryptów kodujących białka niezbędne do prawidłowego funkcjonowania neuronów.

-inhibitory:statyna

Agregacja Htt może być hamowana przez specyficzne przeciwciała produkowane w komórce = intrabody (wprowadzono na odpowiednim wektorze)

-ogranizenie: gen kodujący przeciwciała wewnątrzkomórkowe (intrabody) dostarcza do centralnego układu nerwowego wektoru

Peptydy supresorowe hamują agregację poprzez klejenie się do uszkodzonego fragmentu, co uniemożliwia powstawanie agregatów (rozdziela przestrzenie hamuję powstawaniu beta)

Czerwień Kongo hamuje powstawanie agregatów nie stosuje się jej gdyż jest toksyczna

Oligonukleotydy sDNA bogate w G (4xG) tworzą się kwadrupleksy hamujące powstawanie złogów Htt

Choroba Parkinsona

1.ciało Lewy’ego i alfa-synukleina (im wyższy poziom alfa-synukleiny…)

2.mutacje PARK1 (alfa-synukleina) i PARK2 (parkina)

3.zmutowana alf- synukleina blokuje autofagię z udziałem białek opiekuńczych

4. Parkina uczestniczy w usuwaniu uszkodzonych mitochondriów

5. Parkina uczestniczy w ubikwitynacji białek

Parkinson

Objawy: sztywność mięśniowa, baradykineza (spowolnione ruchy), drżenie spoczynkowe, trudność inicjacji ruchów dowolnych, zaburzenia równowagi, brak mimiki twarzy, mikrografia (coraz mniejsze litery), przodopochylenie tułowia.

W Europie-1,6% os powyżej 60 roku życia cierpi na chorobę Parkinsona

Przyczyna choroby: Zmiany zwyrodnieniowe neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej. W istocie czarnej neuromelanina syntetytozowa z L-DOPY prekursora dopaminy. U chorych brak L-DOPY –zanik neuromelaniny

Degeneracja neuronów dopaminergicznych:

-Objawy choroby pojawiają się po utracie około 50% neuronów dopaminergicznych, zdrowy traci 5% na 10 lat

Dopamina- neuroprzekaźnik katecholamin owy, syntetyzowana i uwalniana przez neurony w mózgu.

W regulacji ilości biora udział MAO – monoamine oxidase, oksydaza monoaminowa (degraduje dopaminę w komórce i poza komórką)

L-dop- przekracza barierę krew mózg, a dopamina nie

W preparatach tkanki nerwowej – ciała Lewy’go agregaty zawierające alfa-synukleinę, ale tez parkinę, neurofilamenty, alfabeta krystalinę, LRRK2

Caiała Lewy’go nie zawsze występują u chorych na chorobę Parkinsona, mogą występować tez przy innych chorobach neurodegeneracyjnych, oraz około 10% tworzy te ciała bez objawów

Większość przypadków jest spontaniczna ale 10-15%jest dziedziczne

Mutacje PRK 1 – alfa synukleina (lewy)

Park2 parkina

Park7 DJ1

PARK dardaryna, LRRK2

UCHL1-uwalnia monomery ubikwityny

Mutacje wywołujące Parkinsona

-PARK1 – koduje alfa-synukleinę / ciała Lawyego +

-PARK2- koduje parking /ciała :awy’ego –

PARK1-autosomalne, dominujące, w genie kodującym alfa-synukleinę (140 reszt aminokwasowych), której agregaty tworzą ciałka Lewyego

Ekspresja alfa-synukleiny zachodzi w różnych częściach mózgu

-zwielokrotnienie liczby genów a-synukleiny, może również wywołać Parkinsona!

Nadprodukcja a-synukleiny u muszy wywołuje PD:

-od poziomu a-synukleiny zależy wiek , w którym zaczyna się rozwijać PD oraz objawy

-im wyższy poziom a-synukleiny –tym ostrzejszy przebieg choroby

Jeśli alfa-synukleina jest uszkodzona szybko agreguję, małe białko (140 aminokwasów) Glowie w zakończeniach synaptycznych

Średni wiek pojawienia się choroby 46 lat, trwa około 9 lat… stwierdzono zwielokrotnienie kopi genu 3 do 4 krotnie, im wyższy poziom synukleiny tym szybszy przebieg choroby

Nie wiadomo co robi synukleina, gdyż delecja nie daje żadnych widocznych objawów

Autofagia: naturalny proces degradacji białek, ok. 1/3 białek ulega degradacji we wnętrzu komórki, pozwala to usunąć wadliwe białka, czy te które wniknęły do komórki, białka opiekuńcze kierują do lizosomów. Jelni te posdaja receptor LAMP2A

Przypuszcza się ze wadliwa alfa-synukleina blokuję autofagię z udziałem białek opiekuńczych zapychając LAMP 2A, powstaje korek zatykający,inne białka nie są przez to degradowane…

Wynikać z tego może że agregaty to mechanizm obronny przed szkodliwymi białkami.

Białka szoku termicznego hamują powstawanie agregatów .

PARK2 mutacje autosomalne recesywne w genie parkiny które powoduja AR-JP

Głowne mutacje to delecje eksonów insercie mis sens) średni wiek 26 lat

Parkina (42kDa) jest enzymem E3 (ring type) ligaza ubikwityny, który uczestniczy w znakowaniu ubikwityną białek do degradacji.

Rola parkiny w ochronie neuronów dopaminergicznych (ubikwitynacja czynnika indukującego apoptozę) lub uszkodzona nie wspomaga sprzątania uszkodzonych białek, które zaczynają tworzyć agregaty.

Okazało się że parkina bierze udział w usuwaniu uszkodzonych mitochondriów (mutacje w mtDNA, stres oksydacyjny, toksyny) , może dojść do śmierci komórki lub tylko do autofagii uszkodzonego mitochondrium

Parkina rozpoznaje uszkodzone mitochondria przy pomocy CCCP

CCCP i inne jonofory przerywają sprzężenie transportu elektronów z fosforylacją- przenoszą protony przez błonę. Transport protonów jest prawidłowy, ale spada energia i nie ma syntezy ATP

Parkina jest niezbędna w trakcie kierowania autofagosomów do uszkodzonych mitochondriów

Uszkodzone mitochondria znikają z komórek, w których znajduję się parkina

Prawdopodobnie znakowane jest białko PINK1 znajdujące się w błonie mitochondriom, co powoduje kierowanie do degradacji

Parkina uczestniczy w autofagii uszkodzonych mitochondrów

DJ1 (gen park7) aktywność antyoksydacyjna, antyapoptotyczne, białka opiekuńcze i wiążące RNA… Hamuje agregacje alfa-synukleiny, brak danych na którym etapie agregacji działa

Występuje w mitochondrium jeśli cysteina 106 zostaje utleniona

LRRK2 (park 8) dardaryna kinaza (ser/thr) zależna od GTP, zdolna do autofosforylacji, oddziaływania z innymi białkami i błonami… jeśli zmutowana to wzrasta aktywność kinazy, mogą powodowac spadek aktywności GTPazy, możliwa intensywna fosforylacji alfa-synukleiny

Szereg białek związanych z chorobą Parkinsona odpowiada za prawidłowe działanie mitochondriów.

Przyczyna niektórych chorób neurodegeneracyjnych może być stres oksydacyjny wywołany przez

niedokrwienie i reperfuzję, Parkinson, Alzheimer, stwardnienie zanikowe boczne (O2-; H2O2;- OH; NO-; ONOO- ;tzw. ROS) mogą wywoływać apoptozę lub nekrozę

Śmierć komórki-stres oksydacyjny-uszkodzenie lipidów, białek, DNA, RNA

ROS… powstają w mitochondriach w sposób normalny, nawet 10% cząstek tlenu z atmosfery, cześć rodników około 2% ucieka z mitochondriów… ale też wydzielane przez fagocyty niszczące bakterie

Trafia się też, że podczas metabolizmu tłuszczów,ale większość trafia na katalazy w peroksysomach

Reakcja Fentona Fe2+ H2O2 = woda i HO (nie ma enzymów wałczących z tym rodnikiem)

Glutation, dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza i peroksydaza zabezpieczają kom przed rodnikami

ROS a Parkinson

Stwierdzono obniżenie poziomu glutationu GSH, wzrost stężenia żelaza (reakcja Fentona), obecność peroksydacji lipidów, 8-hydroksyguanozyne produkt oksydacyjnego uszkodzenia DNA

Dopamina ułatwia powstawanie rekatywnych form tlenu, źródłem Fe2+ pochodzi z neuromelaniny (90% komórek w istocie czarnej zabarwionych melaniną)

Pirydyna MPTP – powoduje objawy choroby Parkinsona… w astrocytach przekształcana z MPTP do MPP- ( hamowanie oddychania mitochondriów wzrost reaktywnych form tlenu)

Lecznie choroby Parkinsona

-Podanie L-DOPY, inhibitory dekarboksylacji DOPA skuteczne na wczesnych etapach leczenia,… -----inhibitory oksydaz monoaminowej B,…

-przeciwutleniacze (zwykła witamina C)

-leczeni chirurgiczne,…

-Pochodne leków immunosupresyjne, terapia genowa, przeszczep neuronów, indukcja Hsp

Stwardnienie zanikowe boczne

1.Dysmutaza ponadtlenkowa (ZnCuSOD)-jakie funkcje pełni? Jakie są skutki mutacji SOD?

2.Pochodne hydroksyloaminy (bimoclomol/arimoclomol) mogą znaleźć zastosowanie w leczeniu chorób: Parkinsona, Alexandra i ALS (i innych…) Jakie jest ich działanie?

Stwardnienie zanikowe boczne (ALS- amytrophic Lateran sclerosis)

Choroba Lou Gerhiga

Objawy:

-degeneracja neuronów motorycznych w mózgu i rdzeniu/korze, pniu mózgu i rdzenia kręgowego

- zmęczenie i drżenie mięśni, zwiększone napięcie mięśniowe, osłabienie kończyn zaburzenia połykania, niewydolność oddechowa, zanik mięśni

- częstość zachorowań 3 na 100 000 wiek 40 -50 śmierć po 2 do 5 lat

Większość przypadków sporadyczna (90-95%) (SALS)

Około 10% to forma rodzinna (FALS) z tego 20% przypadków związanych z mutacja w SOD1 kodującym dysmutazę ponadtlenkową CuZnSOD

Wykryto blisko 122 mutacje w genie SOD1- większość powoduje zamianę aminokwasu i ma charakter autosomalny dominujący

CuZnSOD (homodimer 32kDa około 1% białek w komórce) obecna jest w cytozo lu, jądrze, przestrzeni miedzy błonowej mitochondriów komórek eukariotycznych i w przestrzeni periplazmatycznej bakterii

U człowieka występują jeszcze MnSOD (SOD2 mitochondria) i SOD (pozakomórkowa)

Ludzkie dysmutazy ponadtlenkowe: CuZnSOD(SOD1)

MnSOD(SOD2, mitochondria)

SOD(SOD3 ZnCu,pozakomórkowa)

Uczestniczą w usuwaniu reaktywnych form tlenu.

Modyfikacje potranslacyjne

Wiązanie CU (wymaga białka opiekuńczego CCS), wiązanie Zn (metalotioneina-białko opiekuńcze) tworzenie mostków SS (CCS-copper chaperon for COD1), dimeryzacja

Mutacje w SOD1: zmiana ładunku białka, brak wiązania jonów metali, destabilizacja struktury dysmutazy ponadtlenkowej, agregacja izolowane z tkanek pacjentów chorych na FALS zawierają poza SOD1, ubikwitynę i białka neurofilamentów.

Agregaty w neuronach motorycznych chorych na ALS nie musza zawierać SOD1

Zmutowana SOD1 wykazuje mniejsze powinowactwo do Zn2+

-destabilizacja struktury SOD1

-nieprawidłowa redukcja Cu2+ do Cu+

-zredukowana forma enzymu Cu+SOD-katalizuje reakcje prowadzące do syntezy ROS

Zdaję się iż ani agregaty ani formy pośrednie nie wpływają negatywnie na funkcjonowanie neuronów, ale zmniejszenie powinowactwa do Zn destabilizacja struktury powoduje do nieprawidłowej redukcji Cu2+ do Cu+ może wrócić do prawidłowego jonu miedzi jeśli będzie reagować z O2, ale to powoduje syntezę rodników tlenowych(odwrócenie funkcji)

Rola Hsp w rozwoju FALS

Białka Hsp70 i Hsp27 odnajdywano w agregatach. Tworzą agregaty ze zmutowaną formą SOD1 (pozbawioną Zn i Cu. Zmutowana SOD1 konkuruje z czynnikiem indukującym apoptozę (AIF) o wiązanie z Hsp70

Agregaty SOD1 „inaktywują” proteasom i białka opiekuńcze.

Przyczyną ALS mogą być nieprawidłowe modyfikacje prekursorowego mRNA, powodujące nadaktywność receptora glutaminianu

Terapia

Indukcja syntezy Hsp np. arimoclomol, który indukuje syntezę Hsp poprzez stabilizacje czynnika HSF-1 który rozpoznaje operony z Hsp indukując ich syntezę

Aromoclomol indukuje fosforylację czynnika transkrypcyjnego HSF i syntezę Hsp

Aktywność proteasomu, która pozwala na usuwanie SOD1 w neuronach rdzenia kręgowego spada wraz z wiekiem -> objawy ALS pojawiają się w późnym wieku

Choroba Alexandra (leukodystrofia)

1.Włókna Rosenthala, białko GFAP (jaką rolę pełni?)

Choroba Akexandra

Choroba neurodegeneracyjna wywołana dominującą mutacją w genie kodującym kwaśne białko włókienkowe gleju – GFAP większość przypadków AXD jest sporadyczna

-leukodystrofia- uszkodzenie istoty białej w mózgu, nieprawidłowa otoczka mielinowa

-wodogłowie

- w astrocytach pojawiają się włókna Rosenthala, które zawierają GFAP, wimentyne, ubikwitynę alfaB-krystaline i Hsp27, plektynę

Objawy pojawiają się już u noworodków np. padaczka, wodogłowie i szybka śmierć przed 2 rokiem życia

… mogą tez pojawić się w okolicach 6 miesiąca życia makrocefalia, niedorozwój umysłowy

…po 8 miesiącu-postępujący niedowład, paraliż oddechowy

U dorosłych podobne do stwardnienia rozsianego

GFAP jest markerem astrocytów… komórki glejowe wspomagają komórki nerwowe jest ich 10x więcej niż neuronów, astrocyty są najliczniejsze, komórki glejowe zapobiegają dyfuzji neuroprzkazników poza szczelinę, transport glukozy

GFAP – należy do fi lamentów pośrednich, obecne przede wszystkim w astrocytach centralnego i obwodowego układu nerwowego (włókna Rozenthala tylko w ośrodkowym(centalnym) )

Włókna Rozenthala często wokół naczyń krwionośnych

W trakcie rozwoju mózgu zmniejsza się ilość wimentyny na korzyść GFAP

Zmutowane GFAP powoduje uszkodzenie cytoszkieletu

Zmutowane GFAP powoduje indukcję alfa beta-krystaliny, która wiąże się do włókien Rosenthala

Brak alfaB-krystaliny nie powoduje powstawanie włókien Rosenthala, ale znacznie obniża przeżywalność, natomiast nadprodukcja alfaB-krystaliny spowalnia powstawanie włókien i wydłuża czas życia (obniża śmiertelność i hamuje powstanie wł. Rosenthala u myszy transgenicznych produkujących zmutowane GFAP), okazało się też że obecność alfaB-krystaliny hamuje odpowiedź stresową w centralnym układzie nerwowym u myszy nadprodukujących ludzkie GFAP

Składniki włókien Rozenthala są poza GFAP i sHsp jest też plektyna (która zapobiega agregacji GFAP). Plektyna białko łącznikowe w cytoszkielecie.

Choroba Alzheimera

1.jak powstaje amyloid beta?

2.płytki starcze, zwyrodnienia neurofibrylarne

3.białko tau (funkcja) i hiperfosforylacja białka tau

4.jakie mutacje mogą wywołać chorobę Alzheimera?

5.dlaczego u osób z syndromem Downa wzrasta ryzyko choroby Alzheimera?

6.ApoE4 i cholesterol-wzrost ryzyka

7. Dlaczego alfa beta (AB) agreguje w korze nowej (APP jest produkowane nie tylko w neuronach)?

Wysoki poziom Zn 2+ w korze nowej

8.dlaczego choroba Alzhaimera rozwija się w późnym wieku częściej u kobiet?

Z wiekiem wzrasta poziom Cu i Fe

U kobiet aktywność synaptycznego transportera Zn (ZnT3) jest podwyższona

9.Dlaczego AD nie rozija się u szczurów i myszy?

Choroba Alzheimera (AD)

Objawy : zaburzenia pamięci, zmiany nastrojów, zaburzenia orientacji w czasie i przestrzeni, depresja, drgawki, narastające otępienie, afazja

35,6 mln chorych w 2010; liczba chorych podwaja się co 20 lat

Po 65 roku życia, co kolejne 5 lat ryzyko wzrasta dwukrotnie

3% ludzi w wieku 65-74choruje na AD; 40% w wieku powyżej 85lat

W mózgu chorych obecne są zewnątrzckomórkowe płytki starcze (neuritic plaqes) i wewnątrzkomórkowe zwyrodnienia neurofibrylarne (sploty włókienek nerwowych)

Płytki starcze zawierają amyloid beta(AB-Abeta)) oraz uszkodzone neuryty, kom mikrogleju i astrocyty

Zwyrodnienia neurofibrylarne zawierają hiperfosforylowane białko tau, które tworzy pary heliakalnych filamentów

CLAC (colagen like Alzheime amyloide plaque komponent)

Prekursorem CLAC jest CLAC-P kolagen typu XXV, należący do białek transbłonowych syntetyzowanych w neuronach, CLAC 3helisa wystepująca w u chorych na alzheimera i downa

Prekursorem Abeta (AB) jest APP (białko prekursorowe amyloidu) , jest to białko transbłonowe o nieznanej funkcji ( możliwe że:oddziaływanie międzykomórkowe, regulacja wzrostu fibroblastów, transport jonów metali), zachowane ewolucyjnie u wszystkich znanych ssaków .

Występują 3 izoformy znacznie różniące się wielkością.

Sekretazy-proteazy asparaginowe

Substratami preselinin są białka błonowe

Gamma sekretarza: kompleks białek PS1-presenilina 1 i PS2 –presenilina2

Seketaza gamma zakotwiczona w błonie, składa się z 4 białek, kompleks składa się z presenilina 1 i 2 (ps1 i ps2) to one są odpowiedzialne za ciecie.

Hipoteza kaskady amyloidowej:jeśli zaburzenie w degradacji lub powstaje więcej prekursora

Struktura Abeta beta harmonijki, reszty aminokwasowe 18-42 tworzą 2 arkusze beta. Charakterystyczna struktura.

Białko tau ( 6 izoform) jest rozpuszczalne, uczestniczy w tworzeniu i stabilizacji mikrotubul

W AD jest hiperfosforylowane (obniżenie powinowactwa do mikrotubul) i tworzy zwyrodnienia neurofibrylarne. Agregaty pojawiają się też w innych chorobach w których nie tworzą się płytki starcze.

Obecnośc białka tau jest niezbędna do degradacji neuronów indukowanej przez Aamyloid beta. Gdy nie ma białka tau sieć mikrotubul jest nienaruszona nie ulegają degradacji.

Większość przypadków AD- sporadyczna

15% rodzinna forma wywołane mutacjami w genach APP lub presenilin (FAD-familial Alzheimer Disease)

Syndrom downa – posiada częste objawy choroby Alzheimera (3 geny odpowiedzialne za produkcje APP co daje więcej amyloidu) –gen APP znajduje się na chomosomie 21

Geny ryzyka APOE, CLU (APOJ), CR1, PICALM1 .

Pojawienie się dużych ilości oligomerów Abeta może uszkadzać synapsy

26 mutacji z genach APP zmiana aminokwasów we fragmencie, zwiększają łatwość wycinania lub agregacji.

Mutacje w genach preseliny 178 mutacji w genach PSEN1 i 14 mutacji w genie PSEN2 zmiana ilości Abeta 40 na więcej Abeta42 (bardziej toksyczny)

Rola ApoE i cholesterolu w rozwoju AD

Allele APOE epsilon2,3 i 4(ten nawet pojedynczy E2,E3,E4 allek zwieksza ryzyko zachorowań na AD)

ApoE jest głównym transporterem cholesterolu,ApoE dostarcza cholesterolu do naprawy błony oraz przebudowy np. reorganizacja dendrytów

Cholesterol, tracyloglicerole i fosfolipidy są nierozpuszczalne w wodzie, w płynach ustrojowych…

Nadciśnienie tętnicze i wysoki poziom cholesterolu we krwi sprzyja rozwojowi demencji, u chorych na AD wysoki poziom cholesterolu we krwi, ale niski w błonach komórkowych neuronów(kora mózgowa, hipokamp)

Allele ApoE4 zwiększają ryzyko rozwoju choroby Alzhaimeraodpowiedzialny jest za transport cholesterolu

ApoE4 ma inną konformację niż pozostałe… znacznie łatwiej niż ApoE2, ApoE3 zwijają się globularnie, czyli nie właściwą konformacje, co powoduje szybszą degradację zmiana konformacji po związaniu z lipo proteiną

Struktura rozluźnionej globusy, struktura toksyczna dla neuronów

ApoE- białko opiekuńcze hamuję agregacje Amyloidu beta lub tez ułatwia jego degradacje fragmentacja ApoE4

W tkance mózgowej chorych na AD-fragmenty ApoE4 umożliwiają transport

Cholesterol lub jego estry zmniejszają aktywność alfa-sekretazy, zwiększając jednocześnie aktywność beta i gamma sekretarzy… reduktaza HMG-CoA obniżna aktywność u AD

Clusteryna białko opiekuńcze w zależności od stosunku CLU do amyloidu beta (Clu/AB)hamuje lub indukuje agregacje toksyczności Abeta(AB)

Hsp – wzrost poziomu w astrocytach, neuronach. Niektóre sHsp obecne są w płytkach starczych, doświadczenia sugerują, że hamują agregację amyloidu – Hsp70, 40,90, sHsp

Nadprodukcja sHsp hamują toksyczność AB

Geldanamycyna (inhibitor hsp90) indukcja innych Hsp i brak agregacji białka tau

Co powoduje agregacje amyloidu beta.

Jony metali indukują powstanie złogów, w warunkach fizjologicznych oddziaływania z jonami miedzi żelaza, cynku

Płytki w korze nowej bo tam więcej cynku, częściej kobiety bo tam aktywność transportu cynku podwyższona, myszy i szczury nie chorują bo nie maja histydyny, która wiąże się z jonami metali.

Leczenie terapia

Statyny inne leki obniżające poziom cholesterolu, czynniki zmieniające konformacje ApoE4, aktywatory alfa-sekretazy, inhibitory beta i gamma sekretarzy, antyoksydanty i indukcja Hsp, związki wiążące jony metali, związki zapobiegające agregacji, przeciwciała.

Myszy już można zaszczepić przeciw amyloidowi beta 42, zapobiega agregacji jak tez rozbija już powstałe

Hamowanie agregacji Abeta wiele róznych czynników z badan In vitro czy tkankowych

Peptydy hamujące powstawanie agregatów

Kolostrynina – kompleks 30 peptydów bogatych w prolinę izolowany z siary owic, hamuje powstanie złogów amyloidowych

Pasażowalne encefalopatie gąbczaste ((TSE)

Srraple już w 1730 opisana u owiec, około 2 letni okres inkubacji

1940-50 wyklucza teorie o wirusach wszystkie czynniki niszczące nie miały wpływu temp. Fenol i inne

1960 -70 przeniesie z owcy na inne zwierzęta,, pojawia się teoria że to białko

1982 rok teoria priony (tylko białkowa infekcja – białkowe cząsteczki infekcyjne)

PrP- prion protein kodowane przez gen PRNP, wysoki poziom w neuronach i kom gleju, ale i mięśniach

PrPc – izoforma komórkowa występuje w cytoplazmie, wrażliwa na proteazę, nie wywołuje choroby.

PrPsc – izoforma odporna na protezay forma patologiczna

Nie ma różnic w aminokwasach, ale różnica konformacyjna, PrPsc posiada beta helisy

Choroby prionowe człowieka

Kuru, creufelda- Jacoba, Gertsmanna-

Choroby zwierząt

Scrape –owce kozy

Pasażowalna encefalopatia bydła (BSE) szalone krowy

Przewlekła choroba wyniszczająca (CWD)

Kuru Papua Nowa Gwinea 1966 rok plemie Fore w języku oznacza drżeć : drżenie, ruchy mimowolne, zmiany nastroju, śmiejąca się śmierć inkubacja około 30 lat śmierć po 1 od objawów

Creufeld – Jacob depresja, zaburzenia ruchów, śpiączka

Forma spontaniczna bardzo rzadka, szanse zwiększa polimorfizm metionina

Forma rodzinna

Forma zakaźna przeszczepy,leki zanieczyszczone

Zespół Gerstmanna-Stausiera-S (GSS) wywoływana przez mutacje

Śmiertelna rodzinna bezsenność

Mutacje w genie PRNP delecje insercje

Obraz choroby pojawiają się zmiany gąbczaste w istocie szarej, agregacja PrPsc, glejoza (aktywacja astrocytów)

Przekroczenie bariery gatunkowej

Z owiec na krowy z krów na człowieka, bo w paszach były priony, pojawiła się

vCJD (wariant choroby Creufelda Jacoba) czas trwania kilkanaście miesięcy (14) chorują młode osoby 26 lat średnio, więcej objawów psychicznych, depresje, lęki, halucynacje, przez jedzenie wołowiny z BSE

172 przypadki 4 osoby jeszcze żyją

Białko PrP- peptyd+ rozgałęzione cukrowce i GIP, białko zakotwiczone w błonie, 45% to helisa alfa trochę łańcuchów beta, po zmianie na chorobowe białko 45% beta i 30% alfa helis, rozróżnienie na podstawie ciecia proteinazą K, forma normalna się trawi forma patologiczna w dużej części jest oporne na trawienie

Struktura PrPsc zbadano na podstawie krystalizacji i NMR, prawdopodobnie tworzy trimery PrP27-30 aminokwasów tworzy beta helisy, kontakt helis beta helisa alfa wystawione na zewnątrz

Funkcja fizjologiczna – delecja nie powoduje widocznych zmian poza opornością na priony, oddziaływania z Hsc70, Hexa, Ncam, GFAP, Ptpn21

Brak białka powoduje przewlekła polineuropatie, demielinizację – zmiany w obwodowym ukł nerwowym zanik osłonek mielinowych, PrPc jest konieczny do utrzymania odpowieniej struktury osłonek mielinowych lub kontrola kanałów chlorkowych, odziaływania z kinazą tyrozynowa, oddziaływania z receptorem la miliny (LRP) migracja i różnicowanie komórek, transport Cu2+, albo przekazywanie sygnałów, białko prionowe wiąże się z amyloidem beta, co powoduje zaburzenia działania synaps,

Inaktywacja jednej z ligaz E3 (mahogunin) powoduje encefalopatie podobną do prionowej, brak ubikwitynacji, pojawiają się nieprawidłowe białka prionowe

Modele tworzenia włókna amyloidowego

  1. Białko normalne po związaniu z wadliwym zmienia konformacje na wadliwa (doświadczeni potwierdzają ta teorie )

Propagacja prionów – rola Hsp

Drożdżowe Sub35- czynnik germinacji translacji występuje w 2 formach komórkowej i wadliwej można wymusić zmiany i powstanie agregatów,

Okazało się że powstawanie prionów wymaga powstania Hsp104, Hsp rozbija polimery, ale to powoduje powstanie wielu punktów ,w których mogą się agregować kolejne białka , jeśli jest dość Hsp104 to priony mogą być zbyt niestabilne by powodowały zmiany, ale jeśli Hsp104 zajęte to już problem

Okazało się ze alfaBKrystalina rozbija priony powodując jego propagacje.

Jak przekracza się barierę gatunkową zmiana aminokwasów na pozycjach 138 i 139 jest I Lub M jeśli jest zbieżność możne się przenosić .

Włókna amyloidowe u różnych gatunków wyglądają inaczej, różnią się strukturą

Zmiana sekwencji anminokwasowej PrP umożliwia taką zmianę miedzy gatunkami czysto losowe

Dpl – homologiczne do białka prionowego jeszcze nie wykryto izoform bez PrP toksyczne

Techniki wykrywania (PMCA) próbka z organizmu mieszana z białkiem formy komórkowej bonifikacja zmiany konformacji kolejny cykl bonifikacji i zmian konformacji po jakimś czasie mamy dużo agregatów, trawimy, robimy blota i wiemy

Terapia chorób prionowych

Hamowanie rozwoju prionów i ich usuwanie, nie ma możliwości wygaszenia aktywności genów, okazało się że leki antymalaryczne fenotiazyny i akrydyny, przeciwciała anty PrP

Peptydy hamujące agregacje PrPsc, polisiarczan pentozanu (spowalnia ), immunizacja Prp, Statyny: Hsp27 hamują powstawanie

Pochodne leków antymalarycznych np. chloropromazyna i chinakryna, im wyższe stężenia tym niższe ilości wadliwych białek ,ale zaburzenia funkcji lizosomy

Peptydy homologiczne całkiem dobrze się sprawdzaj w In vitro, hamują powstawanie PrPsc

Notatki:

Propagacja prionów – rola Hsp:

-Drożdze zawierają białka prionowe, które nie są szkodliwe dla komóeki

-np. Sup35-czynnik terminacji translacji

W hodowlach tkankowych i In Vito alfabeta krystalina wiąże PrPc

aBkrystalina powoduje fragmentację PrPsc propagacja prionu wzrost toksyczności

statyny: indukują Hsp27 i hamują powstawanie PrPsc

(statyny głównie jako leki obniżające poziom cholesterolu)

Przekroczenie bariery gatunkowej

Serapie (owca)BSE (bydło)

BSE(bydło)VcJD (człowiek)

Włókna amyloidowe, które powstają z PrP pochodzących od różnych gatunków różnią się strukturą

Zmiana aminokwasów w sekwencji PrP zmienia strukturę włókna i umożliwia przekroczenie bariery gatunkowej

Szczepy prionowe:

Ten sam gospodarz, różne fenotypy

-umiejscowienie agregatów

-czas inkubacji

-zmiany histopatologiczne

-główne miejsca propagacji

Większość prionów namnaża się w centralnych układzie nerwowym, lub narządach limfatycznych (śledziona, węzły chłonne, migdałki)

Czym różnią się szczepy PrP?

Prpsc chomika może przyjmować różne konformacje (bez zmiany sekwencji aminokwasowej)

PrPsc-różny stopień glikozylacji

DpI-downstream of Prnp locus „doppe”-kodowany przez gen Prnd/ homolog PrP, pozbawiony końca N

-nie stwierdzono formy DpIsc

-delecja Prnd nie hamuje powstawania PrPsc

-niektóre delecje prowadzą do powstania mieszanych mRNA i nadprodukcji DpI z promotora Prnpśmierć komórki

PrPc- hamuje toksyczne działanie DpI

Terapia:

-hamowanie rozmnażania prionów i usuwanie PrPsc z zainfekowanych kom

-farmakoterapia-pochodne akrydyny i fenotiazyny

-przeciwciała anty-PrP

-peptydy hamujące agregację PrPsc

-immunizacja PrP(?)

-chloropromazyna (neuroleptyk feniotiazynowy) i chinakryna (pochodna akrydyny, lek przeciwmalaryczny) hamuje powstawanie PrPsc w hodowli tkankowej

Leki antymalaryczne zaburzając funkcję lizosomów mogą przyspieszać rozwój choroby

Peptydy częściowo homologiczne do PrP hamują powstawanie PrPsc

Przeciwciało (Fab) hamują powstawanie PrPsc w hodowlach tkankowych

Polisiarczan pentozanu

-wiąże PrP wydłuża czas inkubacji „scrapie” i zmniejsza podatność myszy na TSE


Wyszukiwarka