Priony

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Priony (ang. prion, od proteinaceous infectious particle) – białkowe cząsteczki zakaźne[1], powstają z występujących powszechnie w każdym organizmie i całkowicie niegroźnych białek. Dopiero w sytuacji, gdy zmieniają one swoją naturalną konformację, stają się białkiem prionowym infekcyjnym.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Termin "prion" został wprowadzony do literatury w roku 1982 na łamach Science przez Stanleya Prusinera[2][3]. 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)[4].

Teoria prionu[edytuj | edytuj kod]

Koncepcja prionów jako czynników etiologicznych zbudowanych wyłącznie z białka (bez kwasów nukleinowych) wymaga przyjęcia całkowicie odmiennego sposobu ich powielania, gdyż nie zawierają one informacji genetycznej. Priony, infekcyjne cząsteczki białka, powodują choroby układu nerwowego zwierząt[3] (m.in. scrapie u owiec i bydła) oraz człowieka (m.in. chorobę Creutzfeldta-Jakoba i kuru). Dużym echem obiło się w 1996 podejrzenie, że chorobą Creutzfeldta-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[3], profesor Stanley Prusiner otrzymał w 1997 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, ale różnią się strukturą drugorzędową, co wiąże się 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[5].

Choroby prionowe[edytuj | edytuj kod]

Choroby prionowe, czyli zakaźne encefalopatie gąbczaste, to choroby układu nerwowego zwierząt spowodowane nagromadzeniem białek prionowych.

Kontrowersje[edytuj | edytuj kod]

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[6]. 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[7].

Priony w drożdżach[edytuj | edytuj kod]

W 1997 roku naukowcy odkryli obecność prionów towarzyszących DNA drożdży[8]. 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 innego białka. Badacze doszli do wniosku, że priony są niezbędne do rozmnażania komórek drożdży[9].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. BIOLOGIA, siódma edycja; wyd. 2012; aut.: Eldra P. Solomon, Linda R. Berg, Diana W. Martin
  2. SB. Prusiner. Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie. „Science”. 216 (4542), s. 136-144, 1982. doi:10.1126/science.6801762. PMID 6801762. 
  3. 3,0 3,1 3,2 Ferris Jabr. Święto nauki. „Świat Nauki”. nr. 7 (239), s. 42-51, lipiec 2011. Prószyński Media. ISSN 0867-6380.  za Stanley B. Prusiner. Choroby prionowe. „Świat Nauki”, marzec 1995. Prószyński Media. ISSN 0867-6380. 
  4. B. Oesch, D. Westaway, M. Wälchli, MP. McKinley i inni. A cellular gene encodes scrapie PrP 27-30 protein. „Cell”. 40 (4), s. 735-746, 1985. doi:10.1016/0092-8674(85)90333-2. PMID 2859120. 
  5. SB. Prusiner. Prions. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 95 (23), s. 13363-13383, 1998. doi:10.1073/pnas.95.23.13363. PMID 9811807. 
  6. F. Crick. Central dogma of molecular biology. „Nature”. 227 (5258), s. 561-563, 1970. doi:10.1038%2F227561a0. PMID 4913914. 
  7. L. Manuelidis, ZX. Yu, N. Barquero, N. Banquero i inni. Cells infected with scrapie and Creutzfeldt-Jakob disease agents produce intracellular 25-nm virus-like particles. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 104 (6), s. 1965-1970, 2007. doi:10.1073/pnas.0610999104. PMID 17267596. 
  8. 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 U S A”. 94 (18), s. 9773-9778, 1997. PMID 9275200. 
  9. MD. Michelitsch, JS. Weissman. A census of glutamine/asparagine-rich regions: Implications for their conserved function and the prediction of novel prions. „Proc Natl Acad Sci U S A”. 97 (22), s. 11910-11915, 2000. doi:10.1073/pnas.97.22.11910. PMID 11050225. 

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

  • 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).

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]