Prion karakteristik, struktur, fungsi, penyakit



itu prion mereka adalah protein tanpa genom atau asam nukleat yang bertindak sebagai agen infeksi. Istilah "prion" berarti partikel infeksius yang mengandung protein (dari English Proteinaceous Infectious Particles), dan diciptakan oleh ahli saraf dan pemenang Hadiah Nobel, Stanley B. Prusiner.

Pada tahun 1982, Prusiner dan rekan-rekannya mengidentifikasi partikel protein menular, sambil mempelajari penyebab penyakit Creutzfeldt-Jakob (pada manusia) dan ensefalopati spongiform sapi..

Agen infeksi langka ini ditemukan dalam membran sel normal, hanya sebagai protein yang salah lipatan dan / atau dengan struktur tiga dimensi yang abnormal. Protein ini bertanggung jawab atas berbagai penyakit degeneratif dan mortalitas sangat tinggi yang memengaruhi jaringan saraf dan struktur otak.

Mereka juga disebut penyakit prion. Di antara yang paling penting yang mempengaruhi manusia adalah kuru, penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker, sindrom Creutzfeldt-Jakob dan insomnia keluarga yang fatal..

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 Struktur
    • 2.1 PrP (C)
    • 2.2 PrP (Sc)
  • 3 Fungsi
    • 3.1 Dengan reseptor glutamat metabotropik
    • 3.2 Dalam perkembangan embrionik
    • 3.3 Neuroprotektor
    • 3.4 Sistem saraf tepi
    • 3,5 kematian sel
    • 3.6 Memori jangka panjang
    • 3.7 Perpanjangan sel induk
  • 4 Penyakit yang disebabkan oleh prion
    • 4.1 Penyakit Creutzfeldt-Jakob (CJD)
    • 4.2 Penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker
    • 4.3 Prionopati dengan sensitivitas variabel terhadap protease
    • 4.4 Insomnia mematikan
    • 4.5 Kuru
    • 4.6 Penyakit pada hewan
  • 5 Perawatan
  • 6 Pencegahan
  • 7 Referensi

Karakteristik umum

Prion adalah struktur protein yang ada di membran sel. Protein ini memiliki bentuk atau konformasi yang berubah [PrP (Sc)].

Berkenaan dengan penggandaannya, itu dicapai melalui konversi bentuk, seperti dalam kasus penyakit scrapie. Pada penyakit ini, prion merekrut PrP (C) (protein prion dari konformasi tidak terganggu) untuk merangsang konversi ke isoform PrP (Sc).

Ini menghasilkan reaksi berantai yang menyebarkan materi infeksi dan karenanya memungkinkan irigasi penyakit. Masih belum diketahui bagaimana proses konversi ini terjadi.

Protein yang tidak biasa ini mampu berkembang biak, tidak mengandung asam nukleat. Buktinya mereka tahan terhadap sinar-X dan radiasi ultraviolet. Agen-agen ini dengan mudah memecah asam nukleat.

Protein prion, yang terdiri dari prion (PrP), ditemukan di seluruh tubuh, tidak hanya manusia tetapi vertebrata sehat lainnya. Protein-protein ini umumnya resisten terhadap protease (enzim yang mengkatalisasi protein).

Sangat sedikit yang diketahui tentang kegunaan protein prion PrP (C), bentuk normal dari protein non-infeksi dalam tubuh manusia.

Namun, beberapa peneliti telah menunjukkan bahwa, pada tikus, protein ini mengaktifkan perbaikan mielin dalam sel-sel sistem saraf perifer. Juga telah ditunjukkan bahwa tidak adanya ini menyebabkan demielinasi sel-sel saraf tersebut.

Struktur

Pengetahuan yang kita miliki tentang struktur prion berada terutama dalam penelitian yang dilakukan pada bakteri Escherichia coli.

Studi yang dilakukan menunjukkan bahwa polipeptida PrP (C) (normal) dan PrP (Sc) (infeksi) identik dalam komposisi asam amino, tetapi mereka berbeda dalam konformasi 3D dan pada lipatannya..

PrP (C)

Prion non-infeksi ini, pada manusia, memiliki 209 asam amino. Mereka memiliki ikatan disulfida. Strukturnya adalah alfa-heliks, yang artinya memiliki asam amino berbentuk spiral (alfa heliks) dan beberapa helai asam amino datar (lembaran beta).

Protein ini tidak dapat dipisahkan dengan sentrifugasi, yang menyiratkan bahwa itu tidak sedimentasi. Mudah dicerna oleh serine protease spektrum luas yang disebut proteinase K.

PrP (Sc)

Ini adalah protein menular yang mengubah PrP (C) menjadi isoform PrP (Sc) yang menular dan dengan konfigurasi atau bentuk yang tidak normal..

Sangat sedikit yang diketahui tentang struktur 3D-nya, namun diketahui bahwa ia memiliki beberapa bentuk heliks dan untaian atau betas yang lebih rata. Perubahan isoform adalah apa yang dikenal sebagai peristiwa mendasar penyakit prion.

Fungsi

Protein prion seluler [Prp (C)] terletak di permukaan sel dari berbagai macam organ dan jaringan. Sangat sedikit yang diketahui tentang fungsi fisiologis prion dalam organisme. Meski begitu, pengalaman yang dilakukan pada tikus menunjukkan fungsi yang mungkin, seperti:

Dengan reseptor glutamat metabotropik

Telah ditunjukkan bahwa PrP (C), bertindak dengan reseptor glutamat (ionotropik dan metabotropik). PrP (C) berpartisipasi sebagai reseptor untuk oligomer synaptotoxic dari peptida Aβ pada permukaan sel.

Dalam perkembangan embrionik

Pada tikus dari keluarga Murinae, telah ditemukan bahwa protein prion PrP (C) diekspresikan beberapa hari setelah implantasi, dalam perkembangan embrionik.

Ini menunjukkan bahwa mereka memainkan peran selama pengembangan mamalia kecil ini. Peran yang menurut peneliti terkait dengan regulasi neuritogenesis (produksi akson dan dendrit neuron).

Mereka juga bertindak pada pertumbuhan aksonal. Protein prion ini bahkan terlibat dalam pengembangan sirkuit serebelar. Karena ini, diyakini bahwa tidak adanya prion ini PrP (C) menyebabkan keterlambatan dalam pengembangan motorik tikus.

Pelindung saraf

Dalam studi pada overekspresi PrP (C) oleh orientasi gen, ditemukan bahwa tidak adanya prion ini menyebabkan masalah dengan suplai darah ke beberapa bagian otak (iskemia serebral akut).

Ini berarti protein prion bekerja sebagai pelindung saraf. Selain itu telah ditunjukkan bahwa overekspresi PrP (C) dapat mengurangi atau memperbaiki lesi yang disebabkan oleh iskemia.

Sistem saraf tepi

Fungsi fisiologis Prp (C) dalam pemeliharaan mielin perifer baru-baru ini ditemukan.

Selama studi laboratorium ditemukan bahwa dengan tidak adanya protein prion, tikus laboratorium mengembangkan kekurangan saraf yang memindahkan informasi dari otak dan sumsum tulang belakang, dalam apa yang disebut neuropati perifer..

Kematian sel

Ada beberapa protein yang mirip dengan prion, dan ini terletak di bagian tubuh lain selain otak.

Fungsi protein tersebut adalah untuk memulai, mengatur dan / atau mengendalikan kematian sel, ketika organisme diserang (misalnya oleh virion), sehingga mencegah penyebaran patogen..

Fungsi khas protein ini membuat para peneliti berpikir tentang kemungkinan pentingnya prion non-infeksius dalam memerangi patogen..

Memori jangka panjang

Sebuah studi dilakukan di Stowers Institute, di Missouri, AS. menunjukkan bahwa prion PrP mungkin memiliki peran dalam mempertahankan memori jangka panjang.

Studi ini mengungkapkan bahwa protein prion tertentu dapat dikontrol untuk bekerja dalam pemeliharaan fungsi fisiologis memori jangka panjang.

Perpanjangan sel induk

Sebuah penyelidikan pada protein prion yang diekspresikan dalam sel-sel punca dari jaringan darah, mengungkapkan bahwa semua sel punca ini (hematopoietik), mengekspresikan protein prion dalam membran sel mereka. Jadi diyakini bahwa mereka berpartisipasi dalam proses pembaruan sel yang kompleks dan sangat penting.

Penyakit yang disebabkan oleh prion

Patologi yang berasal dari prion diakui sebagai gangguan otak degeneratif progresif. Mereka dapat menyerang binatang jenis lembu, rusa, karibu, domba, dan bahkan manusia.

Penyakit-penyakit ini disebabkan oleh perubahan dalam struktur protein PrP (C) dan yang fungsi spesifiknya masih belum pasti hingga saat ini. Patologi prion dapat muncul tanpa sebab yang diketahui. Mereka dapat memiliki asal genetik yang diturunkan dan juga dapat ditularkan dengan cara menular.

Prion menyebabkan penyakit tipe keluarga, sporadis, dan menular. Penyakit prion familial adalah penyakit yang diwariskan. Patologi sporadis adalah yang paling umum dan terjadi tanpa sebab yang diketahui.

Penyakit menular dianggap langka, menular melalui penularan dari orang ke orang, dari hewan ke hewan, dari manusia ke hewan, dan sebaliknya. Penyebabnya beragam dan berkisar dari konsumsi daging yang terkontaminasi, kanibalisme, transfusi, hingga manipulasi peralatan bedah yang terkontaminasi..

Penyakit prion yang paling umum adalah:

Penyakit Creutzfeldt-Jakob (CJD)

Dianggap sebagai penyakit prion paling umum di antara manusia, itu adalah patologi kosmopolitan, yaitu, distribusi global. Ini dapat terjadi secara turun temurun (keluarga), sporadis atau infeksius.

Pasien memiliki gejala seperti demensia, gerakan menyentak atau tiba-tiba dan kekurangan sistem saraf pusat.

Bergantung pada perawatan dan bentuk penyakit, kematian dapat terjadi antara 4 bulan hingga 2 tahun setelah tertular penyakit. Diagnosis sulit dibuat, biasanya dilakukan post morten, selama otopsi.

Penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker

Ini adalah penyakit yang disebabkan oleh prion dalam proses ensefalus infeksius dominan yang diturunkan atau autosom. Penyakit ini memanifestasikan dirinya pada orang berusia 40 hingga 60 tahun.

Orang-orang ini memanifestasikan masalah untuk mengartikulasikan kata-kata (disartria), gerakan menyentak atau tiba-tiba, menjadi agresivitas yang sering.

Degenerasi serebelar disertai dengan gaya berjalan yang tidak stabil. Dimungkinkan juga untuk mengamati hyporeflexia, tuli, paralisis tatapan, demensia, di antara gejala-gejala lainnya. Harapan hidup sekitar 5 tahun atau sedikit lebih lama.

Prionopati dengan sensitivitas variabel terhadap protease

Ini adalah penyakit yang sangat langka, sampai-sampai kisaran kejadiannya adalah 2 hingga 3 kasus per 100 juta penduduk. Patologi ini mirip dengan penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

Manifestasi klinis dari protein menunjukkan resistensi yang rendah terhadap protease, beberapa lebih banyak dan yang lain kurang sensitif terhadap enzim ini.

Gejala-gejala yang hadir pasien adalah: masalah dengan bicara dan penurunan kognitif, hilangnya neuron di daerah di mana otak mengontrol gerakan dan melakukan koordinasi otot.

Penyakit ini sering terjadi pada pasien usia ketiga (70 tahun) dan perkiraan waktu hidup setelah terinfeksi adalah sekitar 20 bulan.

Insomnia mematikan

Ini adalah penyakit keturunan atau keluarga, juga dapat terjadi secara sporadis. Diketahui bahwa penyakit ini disebabkan oleh mutasi dominan herediter atau autosom.

Pasien menunjukkan gejala seperti masalah kumulatif untuk tidur dan mempertahankan tidur, demensia, kemunduran kognitif, bahkan masalah hipertensi, takikardia, hiperhidrosis dan lain-lain..

Usia pengaruhnya cukup luas, karena berkisar antara 23 dan 73 tahun, namun usia rata-rata adalah 40 tahun. Waktu hidup sekali terinfeksi hanya lebih dari 6 tahun.

Kuru

Penyakit prion ini telah terdeteksi hanya pada penduduk Papua Nugini. Ini adalah penyakit yang berhubungan dengan kanibalisme dan tradisi budaya dari ritual berkabung untuk orang mati, di mana orang-orang ini memakan encephalon atau daging manusia..

Orang yang mengidap penyakit ini, pada umumnya, bermanifestasi gerakan yang tidak terkendali dan tidak disengaja di berbagai bagian tubuh.

Mereka memiliki tremor, kehilangan kontrol gerakan dan kehilangan koordinasi otot. Harapan hidup pada orang yang terinfeksi adalah dua tahun.

Penyakit pada hewan

Di antara patologi yang diproduksi oleh prion pada hewan adalah ensefalopati bovine spongiform. Penyakit ini mendatangkan malapetaka di Eropa, kesehatan masyarakat, kesehatan hewan dan ekonomi negara-negara yang terkena dampak.

Penyakit lain pada hewan adalah scrapie, ensefalopati mink menular, penyakit wasting kronis (pada rusa) dan ensefalopati spongiformis kucing.

Penyakit-penyakit ini, seperti yang disajikan pada manusia, kurang perawatan yang efektif, sehingga pencegahan sangat penting terutama setelah infeksi pada manusia yang terjadi akibat konsumsi daging dari sapi yang terinfeksi..

Perawatan

Sampai saat ini tidak ada obat yang dikenal untuk penyakit prion. Pengobatannya simtomatik. Pasien disarankan untuk merencanakan perawatan paliatif dan analisis genetik dan konseling direkomendasikan untuk anggota keluarga.

Berbagai macam obat telah diuji pada pasien dengan penyakit prion, seperti antivirus, antitumor, obat untuk penyakit seperti Parkinson, perawatan untuk imunosupresi, antibiotik, antijamur, bahkan antidepresan..

Namun, tidak ada bukti saat ini yang menunjukkan bahwa beberapa dari gejala ini mengurangi atau meningkatkan kelangsungan hidup pasien.

Pencegahan

Prion tahan terhadap berbagai perubahan fisik dan kimia. Namun, berbagai teknik digunakan untuk mencegah kontaminasi pasien dengan instrumen bedah yang terkontaminasi.

Di antara teknik yang paling sering digunakan adalah mensterilkan peralatan dalam autoklaf pada 132 ° C selama satu jam dan kemudian merendam instrumen dalam natrium hidroksida selama setidaknya satu jam lagi..

Di sisi lain, Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) telah mengembangkan langkah-langkah untuk mencegah penyebaran penyakit prion. Organisasi ini menetapkan norma-norma untuk pengelolaan jaringan yang dilarang atau berpotensi berisiko seperti: mata, otak, usus, amandel, dan sumsum tulang belakang..

Referensi

  1. Prion, Agen Penular. Dipulihkan dari britannica.com.
  2. Apa itu Prion? Dipulihkan dari scientificamerican.com.
  3. P.C. Kalikiri, R.G. Sachan 2003. Prion - Partikel Menular Protein. Jurnal, Akademi Kedokteran Klinik India.
  4. Prion. Diperoleh dari en.wikipedia.org
  5. K. Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, R.J. Fletterick, F.E. Cohen (1993). Konversi alpha-heliks menjadi fitur beta-sheet dalam pembentukan protein prima scrapie. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Fungsi biologis protein prion seluler: pembaruan. Biologi BCM.
  7. C.C. Zhang, A.D. Steele, S. Lindquist, H.F. Lodish (2006). Protein prion diekspresikan dalam sel induk hematopoietik jangka panjang yang dihuni kembali dan penting untuk pembaruan diri mereka. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat.
  8. Ulasan penyakit yang diproduksi oleh prion (transmissible spongiform encephalopathies) Diperoleh dari msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martinez, G. Trillo-Sanchez-Redondo, A. Ruiz-Garcia, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: ensefalopati prion. Kedokteran Keluarga. SEMERGEN.