Что такое прионы кратко

Обновлено: 04.07.2024

Прионы способны увеличивать свою численность, используя функции живых клеток (в этом отношении прионы схожи с вирусами). Прион способен катализировать конформационное превращение гомологичного ему нормального клеточного белка в себе подобный (прион). Как правило, при переходе белка в прионное состояние его α-спирали превращаются в β-слои. Появившиеся в результате такого перехода прионы могут в свою очередь перестраивать новые молекулы белка; таким образом, запускается цепная реакция, в ходе которой образуется огромное количество неправильно свёрнутых молекул [3] . Прионы — единственные известные инфекционные агенты, размножение которых происходит без участия нуклеиновых кислот.

Все известные прионы вызывают формирование амилоидов — белковых агрегатов, включающих плотно упакованные β-слои. Амилоиды представляют собой фибриллы, растущие на концах, а разлом фибриллы приводит к появлению четырёх растущих концов. Инкубационный период прионного заболевания определяется скоростью экспоненциального роста количества прионов, а она, в свою очередь, зависит от скорости линейного роста и фрагментации агрегатов (фибрилл) [4] . Для размножения приона необходимо исходное наличие нормально уложенного клеточного прионного белка; организмы, у которых отсутствует нормальная форма прионного белка, не страдают прионными заболеваниями.

Прионная форма белка чрезвычайно стабильна и накапливается в поражённой ткани, вызывая её повреждение и, в конечном счёте, отмирание [5] . Стабильность прионной формы означает, что прионы устойчивы к денатурации под действием химических и физических агентов, поэтому уничтожить эти частицы или сдержать их рост тяжело. Прионы существуют в нескольких формах — штаммах, каждый со слегка отличной структурой.

Белки, образующие прионы, обнаружены и у некоторых грибов [11] . Большинство прионов грибов не имеют заметного отрицательного влияния на выживаемость, но до сих пор идёт дискуссия о роли грибных прионов в физиологии организма-хозяина и роли в эволюции [12] . Выяснение механизмов размножения прионов грибов оказалось важным для понимания аналогичных процессов у млекопитающих.

Прионный белок, обладающий аномальной трёхмерной структурой, способен прямо катализировать структурное превращение гомологичного ему нормального клеточного белка в себе подобный (прионный), присоединяясь к белку-мишени и изменяя его конформацию. Как правило, прионное состояние белка характеризуется переходом α-спиралей белка в β-слои. Прионы — единственные инфекционные агенты, размножение которых происходит без участия нуклеиновых кислот.

Содержание

История

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 12 мая 2011.

Во второй половине XX века врачи столкнулись с необычным заболеванием человека — постепенно прогрессирующим разрушением головного мозга, происходящим в результате гибели нервных клеток. Это заболевание получило название губчатой энцефалопатии. Похожие симптомы были известны давно, но наблюдались они не у человека, а у животных (скрейпи овец), и долгое время между ними не находили достаточной обоснованной связи.

Пути переноса причинного фактора болезни, механизмы проникновения прионов в организм и патогенез заболевания изучены пока недостаточно.

В 1997 г. американскому врачу Стенли Прузинеру была присуждена Нобелевская премия за изучение прионов.

Свойства молекул

Прионовые белки млекопитающих не сходны с прионовыми белками дрожжей по аминокислотной последовательности. Несмотря на это, основные структурные особенности (формирование амилоидных волокон и высокая специфичность, препятствующая передаче прионов от одного вида организмов к другому) у них общие. Вместе с тем, прион, отвечающий за коровье бешенство, обладает способностью передаваться от вида к виду.

Правый рисунок — модель двух конформаций приона; слева известная, нормальная, конформация структуры терминального участка C-terminal PrP C . (для отображения/загрузки см. RCSB Protein Databank).

Молекулярные основы патогенеза

Функции белка PrP C в здоровой клетке — поддержание качества миелиновой оболочки, которая в отсутствие этого белка постепенно истончается. В норме белок PrP C ассоциирован с клеточной мембраной, гликозилирован остатком сиаловой кислоты. Он может совершать циклические переходы внутрь клетки и обратно на поверхность в ходе эндо- и экзоцитоза [2] . Один такой цикл длится около часа. [источник не указан 908 дней] В эндоцитозном пузырьке или на поверхности клетки молекула PrP C может разрезаться протеазами на две примерно равные части [источник не указан 1309 дней] .

До конца механизм спонтанного возникновения прионных инфекций не ясен. Считается (но ещё не полностью доказано), что прионы образуются в результате ошибок в биосинтезе белков. Мутации генов, кодирующих прионный белок (PrP), ошибки трансляции, процессы протеолиза — считаются главными кандидатами на механизм возникновения прионов. Согласно недавно проведённым исследованиям прионы способны к дарвиновской эволюции за счёт действия естественного отбора. [3]

Есть данные, дающие основание считать, что прионы являются не только инфекционными агентами, но и имеют функции в нормальных биопроцессах. Так, например, существует гипотеза, что через прионы осуществляется механизм генетически обусловленного стохастического старения.

Классификация

Прионы млекопитающих — возбудители губчатой энцефалопатии
ICTVdb Code	Заболевание	Носитель	Название приона	PrP изоформа
90.001.0.01.001.	Скрейпи	овцы и козы	Прион скрейпи	OvPrP Sc
90.001.0.01.002.	Трансмиссивная энцефаломиопатия норок (ТЭН)	Норки	Прион ТЭН	MkPrP Sc
90.001.0.01.003.	Chronic wasting disease (CWD)	олени и лоси	CWD прион	MDePrP Sc
90.001.0.01.004.	Губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота (ГЭКРС)	Коровы	Прион ГЭКРС	BovPrP Sc
90.001.0.01.005.	Губчатая энцефалопатия кошачьих (ГЭК)	Кошки	Прион ГЭК	FePrP Sc
90.001.0.01.006.	Губчатая энцефалопатия экзотических копытных (EUE)	Антилопы и большой куду	EUE прион	NyaPrP Sc
90.001.0.01.007.	Куру	Люди	Прион куру	HuPrP Sc
90.001.0.01.008.	Болезнь Крейцфельда-Якоба (БКЯ)	Люди	Прион БКЯ	HuPrP Sc
(New) Variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD, nvCJD)	Люди	vCJD прион	HuPrP Sc
90.001.0.01.009.	Синдром Герстманна—Штройслера—Шейнкера (GSS)	Люди	GSS прион	HuPrP Sc
90.001.0.01.010.	Фатальная семейная бессонница (ФСБ)	Люди	Прион ФСБ	HuPrP Sc

Этиология

Человек может заразиться прионами, содержащимися в пище, так как они не разрушаются ферментами пищеварительного тракта [источник не указан 1113 дней] . Так как стенками кишечника они не адсорбируются, то могут проникать в кровь только через поврежденные ткани. В конечном итоге они попадают в центральную нервную систему. Так переносится новый вариант болезни Крейтцфельдта-Якоба (nvCJD), которой люди заражаются после употребления в пищу говядины, содержащей нервную ткань из голов скота, больных бычьей губчатой энцефалопатией (BSE, коровье бешенство).

На практике доказана возможность прионов заражать организм мышей воздушно-капельным путем.

Прионы могут проникать в тело и парентеральным путем. Были описаны случаи заражения при внутримышечном введении препаратов, изготовленных из человеческих гипофизов (главным образом гормоны роста для лечения карликовости), а также заражение мозга инструментами при нейрохирургических операциях, поскольку прионы устойчивы к применяемым в настоящее время термическим и химическим методам стерилизации [источник не указан 984 дня] . Эта форма болезни Крейтцфельдта-Якоба обозначается как ятрогенная (1CJD).

Особую группу прионовых заболеваний представляют собой наследственные (врожденные) болезни, вызванные мутацией гена прионового белка, который делает возникший прионовый белок более подверженным спонтанному изменению пространственной конфигурации и превращения их в прионы. К этой группе наследственных заболеваний относится и наследственная форма болезни Крейтцфельдта-Якоба (fCJD), которая наблюдается в ряде стран мира [источник не указан 984 дня] .

Пути заражения

Ход болезни и распространение прионов по организму зависит от типа приона. Прионы отличаются составом аминокислот, характерных для данного вида, определяемых видовым геном прионового белка, а также так называемыми посттрансляционными модификациями или степенью гликозилирования базовой белковой цепочки. Посттрансляционная модификация значительно влияет на характеристики прионов и именно ей приписывают разницу между так называемыми прионовыми родами. В случае нового варианта (nvCJD) был пока что описан лишь один вид приона, сходный с прионами скота, заражённого бычьей губчатой энцефалопатией. Поэтому течение заболевания у человека и животных, заражённых новым вариантам, практически одинаково. У прочих видов живых существ, однако, известно много прионовых родов. У овец были описаны примерно два десятка таких родов, которые не вирулентны для человека. Течение овечьего прионового заболевания в зависимости от рода прионов значительно отличается — от очень быстрого, с практически внезапной гибелью, до медленного, затяжного.

Нетипичные случаи клинического течения нового варианта у скота, заражённого бычьей губчатой энцефалопатией, которые имели место в Японии и Италии [источник не указан 1113 дней] , наводят на мысль о существовании большего количества родов бычьих прионов. Если бы этот род бычьих прионов попал в организм человека, следовало бы ожидать возникновение нового варианта с симптомами и клиническим течением, отличными от известных случаев.

У пациентов, больных болезнью Крейтцфельдта-Якоба, прионы распространяются в нервной системе, тканях глаза и лимфатических тканях, включая миндалины, селезенку, а также в слепой кишке. Наибольшее количество прионов находится в нервной системе, а наименьшее — в лимфатической ткани.

Прионы и медицинские инструменты

Прионы очень стойки к обычным методам дезинфекции. Ионизирующее, ультрафиолетовое или микроволновое излучение на них практически не действует. Дезинфекционные средства, обычно используемые в медицинской практике, действуют на них лишь в очень ограниченной мере. Надёжно их ликвидируют дезинфицирующие реактивы — сильные окислители, разрушающе действующие на белки. [источник не указан 1113 дней]

В Великобритании, где новый вариант является очень серьёзной проблемой, по этим причинам уже используются одноразовые хирургические инструменты для тонзиллэктомии. В будущем напрашивается альтернативное решение: создания новых инструментов, с учётом повышенных требований к очистке и обеззараживанию. Одноразовое использование инструментов согласно принципам ВОЗ требуется в случае стоматологического обслуживания пациентов с диагностированным прионным заболеванием или в случае подозрения на него.

Намного более сложным решением этой проблемы является лечение пациентов группы риска. К ним относятся пациенты, которые подверглись операциям, при которых была использована потенциально заражённая твёрдая мозговая оболочка, или пациенты из семей с наследственной формой болезни Крейтцфельдта-Якоба. ВОЗ в этом случае не требует никаких специальных мер. Британский Консультационный научный комитет по губчатой энцефалопатии в своём решении в 1998 г. счёл возможным ограничиться более тщательной очисткой и обеззараживанием инструментов, в сочетании с более длительным автоклавированием.

Прионные заболевания человека

Наиболее известные прионные инфекции человека, связанные с поражением головного мозга:

(Creutzfeldt-Jakob disease), делится на iCJD, vCJD, fCJD, sCJD; (Fatal Familial Insomnia); (Kuru), связана с ритуальным каннибализмом народности Форе в восточной части Новой Гвинеи; (Gerstmann-Sträussler-Scheinker disease).

Потенциальная опасность для человека

Имеются данные, что источником распространения могут быть стоматологические процедуры, связанные с попаданием прионов в кровяное русло.

Под подозрение попал также лецитин животного происхождения, что вызвало сокращение применения его в фармакологической промышленности, и вытеснение растительным (в основном, соевым) лецитином.

Исследования прионов дрожжей и других микромицетов

Клетки, в которых присутствует прионная форма Sup35, называются [PSI+] клетками. Такие клетки имеют изменённое физиологическое состояние и изменённый уровень выражения некоторых генов, что позволило выдвинуть гипотезу о том, что у дрожжей образование прионов может играть адаптативную роль [4] . Так, формирование прионов [PSI+] отменяет накопление красного пигмента, образующегося в результате мутации в гене ade1 (нижняя картинка), в результате чего колонии дрожжей становятся белыми (верхняя).

Кроме Sup35 известны также другие прионные белки Saccharomyces cerevisiae — Rnq1, Swi1, Ure3, Oct1, Cyc8.

Критика

Mark Purdy и David R. Brown предположили, что металлоионы, взаимодействуя с прионовыми белками, могут быть причиной развития прион-индуцированных (prion-mediated) заболеваний. [5]

Purdy провёл кластерное эпидемиологическое исследование при прионных заболеваниях в районах с низкой концентрацией меди в почвах. [источник не указан 1113 дней]

См. также

Примечания

Литература

Источники

ing. Jaroslav Petr, DrSc. Phony a ustni dutina. Progresdent, 2004, № 2, s. 12-16

Ссылки

На английском языке

ICTVdb 90.001.0.01. Mammalian Prions

На русском языке

Заболевания по алфавиту
Белки
Прионные инфекции

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Прионы" в других словарях:

Прионы — инфекц. агенты, вызывающие у человека и животных медленные инфекции (см.). Имеют форму белковых фибрилл длиной 50 500 нм, толщиной 4 6 нм. М.м. около 30 кД. Не содержат НК, устойчивы к протеазам. Прикреплены к клеточным мембранам. Предполагают,… … Словарь микробиологии

ПРИОНЫ — ночные насекомые отряда жесткокрылых, сем. прионеев, водятся в жарких странах, в дуплах деревьев. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910 … Словарь иностранных слов русского языка

прионы — Возбудители некоторых нейродегенеративных заболеваний человека и животных (например, scrapie, prion diseases), состоящие преимущественно или исключительно из аномальной изоформы гликопротеина (PrPSc>, где Sc = scrapie), которая не отличима по… … Справочник технического переводчика

Прионы — * прыёны * prions (от англ. proteinaceous infectious particles белковые заразные частицы) особый класс чистобелковых инфекционных агентов, вызывающих тяжелые заболевания центральной нервной системы у человека и ряда высших животных (т. н.… … Генетика. Энциклопедический словарь

прионы — prions прионы. Возбудители некоторых нейродегенеративных заболеваний человека и животных (например, scrapie ,

), состоящие преимущественно или исключительно из аномальной изоформы гликопротеина (PrPSc, где Sc =… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Прионы — (Prionini) подсемейство жуков семейства усачей (Cerambycidae), отличающееся присутствием короткого отростка переднегруди, ясно выраженной боковой каемкой на щите переднеспинки, плоским и широким телом, отсутствием косой борозды на передних… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

прионы — инфекционные агенты белковой природы, вызывающие поражения головного мозга (энцефалопатии) человека и животных, в том числе скрэйпи овец, губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота … Энциклопедический словарь

ПРИОНЫ — (сокр. от англ. proteinaceous infectious particle), инфекционные агенты белковой природы, вызывающие поражения головного мозга (энцефалопатии) человека и животных, в т. ч. скрэйпи овец, губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота … Естествознание. Энциклопедический словарь

прионы — при оны, ов, ед. ч. при он, а … Русский орфографический словарь

Прионы (птицы) — ? Буревестниковые Ширококлювая китовая птичка (Pachyptila vittata) Научная классификация … Википедия

Зомби-убийцы, пожирающие мозг, от которых не существует лечения, – это прионы, о которых известно не очень много. Ученые по сей день спорят о многих составляющих этого явления, и до консенсуса пока далеко. Но из-за недавних событий во Франции интерес к прионам в информационном пространстве снова возрос. Сегодня мы разберемся, что такое прионы и что же произошло во французских лабораториях.

Что такое прионы и как они работают

Прион – это один из возбудителей инфекционных заболеваний, молекула белка со сложной структурой. Он отличается от вирусов и микробов полным отсутствием нуклеиновых кислот, то есть в нем нет ДНК и РНК. Именно этот момент вызывает споры в научном сообществе.

Без ДНК и РНК генетической информации некуда записываться. Отсюда возникают вопросы: каким образом появляются прионы? Как они заражают другие белки? Почему их практически невозможно убить? Постепенно ученые получают ответы на эти вопросы, но большинство из них все еще находятся на уровне гипотез.

Прионы могут вести себя как живые, попадая в организм и заражая другие белки. Они нарушают их структуру и делают себе подобными. Но наибольшую активность они проявляют в нервной системе.

Нервные клетки тоже не глупые, поэтому при появлении прионных белков они саморазрушаются . К сожалению, это не помогает: после уничтожения клетки все прионы выходят наружу и активнее разбегаются по незараженным участкам.

Что такое прионное заболевание

Изучение прионных заболеваний началось в 50-х годах прошлого века. Вирусолог Карлтон Гайдушек отправился исследовать загадочную болезнь в одно из племен Папуа – Новой Гвинеи. Местные жители, а особенно дети страдали от страшных конвульсий и погибали за очень короткое время.

Результатом работы Гайдушека стало выяснение причин недуга: в этом племени был развит ритуальный каннибализм. Женщины и дети ели мозги павших воинов – считалось, что так они обретут их защиту и силу. У одного из погибших были прионы, и так, через пищу, они попали в организм всего племени.

Есть 4 прионных заболевания, которыми может заразиться человек через пищу:

Болезнь Крейтцфельдта-Якоба;
Синдром Герстмана-Штраусслера-Шейнкера;
Фатальная семейная бессонница;
Куру.

Казалось бы, рецепт прост: достаточно не есть человеческий мозг и прионы тебе не грозят . Но все не так просто.

В 90-х годах британские производители кормов для животных решили обогатить пищу для коров белком. Для этого они перемалывали останки животных, в том числе их мозги. Прионы стали распространяться на целые стада. Животных не всегда успевали забивать, поэтому прионы попали в пищу. Из-за этих событий погибло 137 человек.

Инкубационный период прионных болезней может достигать нескольких десятилетий. Но после проявления первых симптомов заболевание прогрессирует в очень короткие сроки.

Из-за самоуничтожения клеток в нервной системе образуются полости. Мозг становится похожим на губку с десятками дыр и свободных пространств . Поэтому симптомы у этой болезни выглядят так:

Почему прионы снова на слуху и в чем их главная опасность

В конце июля Франция наложила мораторий на исследования прионов на 3 месяца. Это произошло из-за обнаружения болезни Крейтцфельдта-Якоба у одной из сотрудниц лаборатории, которая занималась изучением прионов. Сотрудница сейчас на пенсии, подробности не сообщаются, и связь между лабораторией и заболеванием еще должна быть доказана.

Закрытие произошло не просто так: этот случай уже не первый в стране. 4 года назад у сотрудницы, поранившей палец во время работы с прионами, обнаружили симптомы болезни Крейтцфельдта-Якоба. Спустя два года она умерла.

И все же самое страшное в прионных болезнях – полное отсутствие лечения, даже симптоматического. Боль и страдания заболевшего невозможно облегчить. Но особо бояться тоже не стоит: распространенность прионных заболеваний не достигает даже сотой доли процента.

Не спешите ставить себе диагноз самостоятельно: такие серьезные симптомы могут сопровождать огромное количество заболеваний. Если вам кажется, что у вас есть те или иные проявления неврологических заболеваний, обязательно обратитесь к врачу!

Берегите свое здоровье и не ешьте сырое мясо и человеческий мозг!

Сравнение с ходячими мертвецами напрашивается. Как и они, прионы в буквальном смысле слова разрушают мозг, превращая человека сперва в овощ, а затем — в труп. Как зомби из людей, так и они появляются из самых обычных белков. Их крайне сложно уничтожить, зато сами они смертельны в ста процентах случаев. Впрочем, трудно было бы ожидать иного от инфекционных агентов, которых вообще нельзя назвать живыми. Несколько столетий они ускользали от ученых — и даже потом в их существование поверили далеко не сразу. А теперь в них иногда видят даже источник жизни.

Овцы и людоеды

Инкубационный период скрейпи может растянуться на годы. Но как только у животного начинают проявляться первые симптомы, можно быть уверенным, что через несколько недель наступит смерть

В одном и том же 1920 году, но независимо друг от друга, Ганс Крейтцфельдт и Альфонс Якоб описали неизлечимое и неумолимое поражение нервной системы человека. Возникая по неизвестной причине, обычно в пожилом возрасте, болезнь часто начиналась проблемами со сном и ослаблением когнитивных функций, развивалась потерей координации движений и деменцией, а несколько лет спустя венчалась параличом и функциональными нарушениями, окончательно несовместимыми с жизнью. Ткани мозга снова напоминали губку — и снова никаких следов возбудителя.

Коровы и радиация

Сходство болезней (необычно долгий инкубационный период и неизбежность летального исхода, заразность и, конечно, характерные перерождения нервной ткани мозга) позволило предположить у них и общую причину и объединить в группу трансмиссивных губчатых энцефалопатий.

Явление зомби

Зомби по наследству

Обломки PrP Sc могут попадать в организм и извне, через биологические жидкости и ткани больных животных, во время некоторых медицинских процедур и просто с пищей. Большинство переродившихся белковых частиц, видимо, разрушается в желудочно-кишечном тракте, но некоторым удается добраться к месту действия, преодолев даже гемато-энцефалический барьер, стоящий на границе между кровью и тканями мозга. Способность PrP Sc проходить сквозь эту весьма надежную преграду остается одной из главных его загадок.

Добрые монстры

На срезе участка мозга пациента с прионной болезнью амилоидные скопления белка видны как белые бляшки

Читайте также: