Ein Prion ist ein infektiöses Agens, die hauptsächlich aus Protein besteht. Bis heute alle solche Mittel, die entdeckt wurden durch die Übertragung eines mis-gefaltetes Protein Staat zu propagieren; das Protein selbst nicht selbst replizieren und der Prozess ist abhängig von der Anwesenheit des Polypeptids im Wirtsorganismus. Die mis-gefalteter Form des Prion-Proteins wurde in einer Reihe von Krankheiten wurden in einer Vielzahl von Säugetieren beteiligt, einschließlich Bovine Spongiforme Enzephalopathie (BSE, auch bekannt als "Rinderwahnsinn" genannt) bei Rindern und der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJD) in Menschen. Alle bekannten Prionen-Erkrankungen beeinflussen die Struktur des Gehirns oder anderer Nervengewebe, und alle sind derzeit nicht behandelbar sind und immer tödlich. Im allgemeinen Sprachgebrauch bezieht sich Prionen auf die theoretische Einheit der Infektion. In der wissenschaftlichen Schreibweise bezieht sich PrP C zu den endogenen Form des Prion-Protein (PrP), die in einer Vielzahl von Geweben gefunden wird, während PrP Sc bezieht sich auf die falsch gefaltete Form von PrP, dass für die Bildung von Amyloid-Plaques und Neurodegeneration ist.
Prionen sind die Hypothese zu infizieren und durch Rückfaltung ungewöhnlich in einer Struktur, die in der Lage, normale Moleküle des Proteins in die abnorm strukturierte Form zu überführen ist zu propagieren. Alle bekannten Prionen induziert die Bildung eines Amyloid-fach, in denen das Protein polymerisiert in ein Aggregat bestehend aus dicht gepackten beta-Faltblätter. Diese veränderte Struktur ist extrem stabil und reichert sich in infiziertem Gewebe, verursacht Gewebeschäden und Zelltod. Diese Stabilität bedeutet, dass Prionen resistent gegen Denaturierung durch chemische und physikalische Einwirkungen sind, die Entsorgung und Eindämmung dieser Teilchen schwierig.
Proteine zeigen Prion-Verhalten sind auch in einigen Pilzen, die sich als nützlich erwiesen hat bei der Unterstützung von Säugetieren Prionen verstehen gefunden. Fungal Prionen, jedoch nicht angezeigt, die Krankheit in ihren Wirten verursachen und unter Umständen sogar einen evolutionären Vorteil verleihen durch eine Form von Protein-basierte Vererbung.
Das Wort Prion ist ein zusammengesetztes Wort aus den Anfangsbuchstaben der Wörter pr oteinaceous abgeleitet''und i nfectious'', mit-on ergänzt durch Analogie zu dem Wort viri auf.
Prion Discovery-
Die Strahlung Biologe Tikvah Alper und der Mathematiker John Stanley Griffith entwickelten die Hypothese in den 1960er Jahren, dass einige übertragbare spongiforme Enzephalopathien durch einen infektiösen Erreger, die ausschließlich aus Proteinen verursacht werden. Diese Theorie wurde entwickelt, um die Entdeckung, dass die mysteriösen Erreger verursachen die Erkrankungen Scrapie und die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung schädigt Nukleinsäuren) widerstanden zu erklären. Francis Crick erkannte die potenzielle Bedeutung des Griffith-Protein-only-Hypothese für Scrapie Ausbreitung in der zweiten Auflage seines "Central Dogma der Molekularbiologie". Während behaupten, dass der Fluss der Sequenzinformation von Protein zu Protein oder von Protein zu RNA und DNA wurde "ausgeschlossen" durch dieses Dogma, bemerkte er, dass Griffith Hypothese eine mögliche Widerspruch zu diesem Dogma war (obwohl es nicht so von Griffith gefördert) . Da die überarbeitete "Dogma" formuliert wurde, zum Teil, zur Aufnahme der damals jüngste Entdeckung der reversen Transkription von Howard Temin und David Baltimore (der den Nobelpreis im Jahre 1975), Nachweis der Protein-only-Hypothese könnte als gesehen werden "sichere Wette" für eine zukünftige Nobelpreis.
Stanley B. Prusiner von der University of California in 1982 angekündigt, dass sein Team hatten gereinigt das hypothetische infektiöse Prion, und dass der Erreger bestand hauptsächlich aus ein bestimmtes Protein - obwohl sie es nicht gelungen, das Protein bis zwei Jahre nach Prusiner Ankündigung zu isolieren.
Prusiner prägte das Wort "Prion" als Name für den Erreger. Während der Erreger wurde als ein Prion, ist das spezifische Protein, das Prion zusammengesetzt wurde auch als die Pr-Ionen-P rotein (PrP) bekannt, obwohl dieses Protein sowohl in infektiösen und nicht-infektiösen Formen auftreten können. Prusiner den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1997 ausgezeichnet für seine Forschungen über Prionen.
Prion-Struktur
Isoformen
Das Protein, dass Prionen von (PrP) gemacht werden, ist im ganzen Körper, auch bei gesunden Menschen und Tieren gefunden. Allerdings hat PrP in infektiösem Material fand eine andere Struktur und ist resistent gegen Proteasen, die Enzyme im Körper, die normalerweise brechen Proteine können. Die normale Form des Proteins nennt man PrP C, während die infektiöse Form heißt PrP Sc - die''C''bezieht sich auf "zellulären" oder "häufig" PrP, während die''Sc''bezieht sich auf "Scrapie", einer Prionen-Erkrankung auftretenden Schafe. Während PrP C ist strukturell gut definiert ist, wird PrP Sc sicherlich polydispersen und definiert in einem relativ schlechten Niveau. PrP kann veranlasst, in anderen mehr oder weniger gut definierte Isoformen in vitro und ihre Beziehung auf die Form (en), die pathogene in vivo sind fold ist noch nicht klar.
PrP C
PrP C ist eine normale Protein auf den Membranen der Zellen gefunden. Es hat 209 Aminosäuren (beim Menschen), eine Disulfidbrücke ein Molekulargewicht von 35-36 kDa und eine hauptsächlich alpha-Helix-Struktur. Mehrere topologischen Formen existieren, man Zelloberfläche Form über Glycolipid und zwei transmembrane Formen verankert. Seine Funktion ist eine komplexe Angelegenheit, die untersucht werden fortgesetzt. PrP C bindet Kupfer (II)-Ionen mit hoher Affinität. Die Bedeutung dieses Befundes ist nicht klar, aber es vermutlich bezieht sich auf Struktur oder Funktion PrP. PrP C ist leicht durch Proteinase K verdaut und können befreit werden von der Zelloberfläche in vitro durch das Enzym Phosphoinositid Phospholipase C (PI-PLC), die die glycophosphatidylinositol (GPI) Glycolipid Anker spaltet. PrP wurde berichtet, dass eine wichtige Rolle bei der Zell-Zell-Adhäsion und intrazelluläre Signalwege''in vivo''zu spielen, und kann daher in Zell-Zell-Kommunikation im Gehirn beteiligt sein.
PrP Sc
Die infektiöse Isoform des PrP, als PrP Sc bekannt, ist in der Lage, normale PrP C-Proteine in die infektiöse Isoform konvertieren, indem Sie ihre Konformation oder Form, das wiederum verändert die Art und Weise die Proteine miteinander zu verbinden.
Obwohl die genaue 3D-Struktur von PrP Sc nicht bekannt ist, hat es einen höheren Anteil an β-Faltblatt-Struktur an die Stelle der normalen α-Helix-Struktur. Aggregationen dieser abnormalen Isoformen Form stark strukturierten Amyloid-Fasern, die zu Plaques bilden akkumulieren. Das Ende jeder Faser wirkt als Schablone auf die frei Proteinmoleküle anschließen, kann damit die Faser zu wachsen. Nur PrP-Molekülen mit einem identischen Aminosäuresequenz der infektiösen PrP Sc in die wachsende Faser eingearbeitet.
Prion-Funktion
Es wurde vorgeschlagen, dass Neurodegeneration durch Prionen verursacht durch eine Fehlfunktion des PrP zusammenhängen kann. Allerdings bleibt die physiologische Funktion des Prion-Proteins eine kontroverse Angelegenheit. Obwohl Daten aus in vitro Experimenten viele unterschiedliche Rollen schlagen, haben Studien über PrP-Knockout-Mäusen nur begrenzte Informationen zur Verfügung gestellt, da diese Tiere nur geringfügige Abweichungen aufweisen.
PrP und Langzeitgedächtnis
Es gibt Hinweise darauf, dass PrP kann eine normale Funktion in der Instandhaltung von Langzeitgedächtnis haben. Maglio und Kollegen haben gezeigt, dass Mäuse ohne die Gene für normale zelluläre Protein PrP haben Hippocampus Langzeit-Potenzierung verändert.
PrP und Stammzell-Erneuerung
A 2006 Artikel aus dem Whitehead Institute for Biomedical Research zeigt, dass PrP-Expression auf Stammzellen notwendig ist für einen Organismus Selbsterneuerung von Knochenmark. Die Studie zeigte, dass alle langfristigen hämatopoetischen Stammzellen PrP auf ihrer Zellmembran und die blutbildenden Gewebe mit PrP-null Stammzellen zeigten eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Zell-Depletion ausgedrückt.
Prion Disease
Prionen verursachen neurodegenerative Erkrankung, die durch Aggregation extrazellulär innerhalb des zentralen Nervensystems zu Plaques als Amyloid, das die normalen Gewebestruktur stören bekannten Form. Diese Störung wird durch "Löcher" im Gewebe mit den daraus resultierenden schwammig Architektur aufgrund der Vakuolenbildung in den Neuronen charakterisiert. Weitere histologische Veränderungen sind Astrogliose und das Fehlen einer Entzündungsreaktion. Während die Inkubationszeit für Prion-Erkrankungen ist im Allgemeinen recht lang, erscheinen, sobald Symptome der Erkrankung rasch fortschreitet, was zu Hirnschäden und Tod. Neurodegenerative Symptome können Krämpfe, Demenz, Ataxie (Störung von Gleichgewicht und Koordination) und Verhaltens-oder Persönlichkeitsveränderungen.
- Der Stamm Variation: Unterschiede in Prion-Infektiosität, Inkubation, Symptomatik und Verlauf zwischen den Arten ähnelt dem zwischen Viren, insbesondere RNA-Viren gesehen
- Die lange Inkubationszeit und schnelle Auftreten von Symptomen ähnelt einigen viralen Infektionen wie HIV-induzierten AIDS
- Viral-like particles, dass die scheinbar nicht von PrP bestehen in einigen der Zellen von Scrapie-oder CJD-infizierten Zelllinien gefunden worden. und in gereinigten Komponenten chemische Reaktionen
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