Priony
Z Wikipedii
Priony (ang. prion, od proteinaceous infectious particle) - infekcyjne białka, występujące powszechnie w każdym organizmie i całkowicie niegroźne. Dopiero w sytuacji, gdy zmieniają one swoją naturalną konformację, stają się białkiem prionowym infekcyjnym.
Spis treści |
[edytuj] Historia
Termin "prion" został wprowadzony do literatury w 1982 roku na łamach Science przez Stanleya B. Prusinera[1]. 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)[2].
[edytuj] Teoria prionu
Można bez większego oporu przyjąć istnienie czynników chorobotwórczych (takich jak wiroidy) złożonych wyłącznie z kwasu nukleinowego pozbawionego białkowej osłonki (tzw. kapsydu) - to w końcu kwas nukleinowy jest nośnikiem informacji genetycznej. Trudno jednak przyjąć, że czynnik zakaźny składa się wyłącznie z białka, a wyniki badań wskazują, że tak jest w przypadku prionów. Priony, infekcyjne cząsteczki białka, powodują choroby układu nerwowego zwierząt (m.in. scrapie u owiec i bydła) oraz człowieka (m.in. chorobę Creutzfelda-Jacoba i kuru). Dużym echem obiło się w 1996 podejrzenie, że chorobą Creutzfelda-Jacoba ludzie mogą zarażać się poprzez zjedzenie mięsa od tzw. szalonych krów (chorych na BSE). Zarówno w jednym, jak i drugim przypadku czynnikiem powodującym chorobę są priony. Za badania nad prionami i sformułowanie rewolucyjnej teorii, że białka miałyby mieć charakter infekcyjny, profesor Stanley B. Prusiner otrzymał w 1997 roku Nagrodę Nobla z dziedziny medycyny.
Ponieważ niemożliwy jest proces replikowania się cząsteczki białka bez udziału kwasu nukleinowego, zagadką było rozprzestrzenianie się i namnażanie patogenu. Odkrycie genu PRNP u człowieka i analogicznych genów (Prn-p) u większości zwierząt wyższych (wszystkich ssaków, gadów i płazów) przyniosło wniosek, że kodowane przez ten gen białko jest niezbędne w funkcjonowaniu niepoznanych jeszcze fizjologicznych procesów u tych organizmów. Porównanie cząsteczek białek PrP obecnych w tkankach w warunkach fizjologii i w patologiach, takich jak scrapie, dowiodło, że mają one identyczną strukturę pierwszorzędową (czyli sekwencję aminokwasów), ale różnią się strukturą drugorzędową (konformacją przestrzenną), co wiąże sie z odmiennymi właściwościami fizykochemicznymi. Białko PrP nie wywołujące choroby (oznaczane PrPC, C z ang. cellular - komórkowe) posiada trzy α-helisy i dwie tzw. β-nici, natomiast białko PrP o domniemanym patogennym charakterze (oznaczane PrPSc, od scrapie) zawiera przewagę struktury tzw. harmonijki β. Białko PrPC jest całkowicie rozpuszczalne w wodzie i denaturujących detergentach, natomiast PrPSc jest nierozpuszczalne w wodzie (stąd jedynie hipotetyczna jest struktura tego białka - nierozpuszczalność w wodzie uniemożliwia poddanie białka badaniu z użyciem spektroskopii NMR). Najważniejszym elementem teorii prionu sformułowanej przez Prusinera jest, że białko PrPSc wpływa na cząsteczki białka PrPC, zmieniając ich konformację i zaburzając niepoznane jeszcze procesy, w których priony fizjologicznie biorą udział[3].
[edytuj] Choroby prionowe
Zobacz więcej w osobnym artykule: Choroby prionowe.[edytuj] Kontrowersje
Teoria prionu spotykała się od początku z dużym sceptycyzmem, ponieważ występowała przeciwko centralnemu dogmatowi biologii molekularnej - nieodwracalności procesu przejścia informacji genetycznej z kwasu nukleinowego do białek[4]. Wyjaśnienie patogenezy chorób prionowych przy jednoczesnym wykazaniu braku kwasów nukleinowych w materiale zakaźnym spotkało się z niedowierzaniem i eksperymenty te wciąż są powtarzane. Na początku 2007 roku w Proceedings of the National Academy of Sciences ukazała się praca, której autorzy dowodzą obecności małych (25 nm średnicy) wirusopodobnych cząstek w zakaźnym materiale pozbawionym białek PrP, nawiązując do teorii o wirusowym charakterze czynnika scrapie[5].
[edytuj] Priony w drożdżach
W 1997 roku naukowcy odkryli obecność prionów towarzyszących DNA drożdży[6]. 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[7].
Przypisy
- ↑ S.B. Pruisner: Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie. Science 216(4542), 136-44 (1982)
- ↑ B. Oesch, D. Westaway, M. Wälchli, M. McKinley, S. Kent, R. Aebersold, R. Barry, P. Tempst, D. Teplow, L. Hood: A cellular gene encodes scrapie PrP 27-30 protein. Cell 40 (4): 735-46 (1985)
- ↑ S.B. Prusiner: Prions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95, 23, 13363-13383 (1998)
- ↑ F. Crick: Central Dogma of Molecular Biology. Nature 227, 561-563 (1970)
- ↑ L. Manuelidis, Zhoa-Xue Yu, N. Barquero, B. Mullins: Cells infected with scrapie and Creutzfeldt–Jakob disease agents produce intracellular 25-nm virus-like particles. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 6, 1965-1970 (2007)
- ↑ V. Coustou, C. Deleu, S. Saupe, J. Begueret: The protein product of the het-s heterokaryon incompatibility gene of the fungus Podospora anserina behaves as a prion analog. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 94(18): 9773-8 (1997)
- ↑ . M.D. Michelitsch, J.S. Weissman: A census of glutamine/asparagine-rich regions: Implications for their conserved function and the prediction of novel prions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97(22): 11910-5 (2000)
[edytuj] Bibliografia
- Paweł P. Liberski Choroba Creutzfeldta-Jakoba i inne choroby wywoływane przez priony - pasażowalne encefalopatie gąbczaste człowieka. Wydawnictwo Czelej, Lublin 2003. ISBN 83-89309-06-8.
- Lubert Stryer Biochemia. PWN, Warszawa 2003 (Wyd. 2 popr.) ISBN 83-01-13978-1
- Stanley B. Prusiner Choroby prionowe Świat Nauki 3 (1995).
[edytuj] Zobacz też
[edytuj] Linki zewnętrzne
- PRION PROTEIN; PRNP w bazie Online Mendelian Inheritance in Man (en)
