プリオンは、主にタンパク質で構成されている感染性病原体である。現在までに、発見されているすべてのこのような薬剤が誤って折り畳まれたタンパク質の状態を送信することによって伝播する、蛋白質自体は自己複製しませんとプロセスは、宿主生物におけるポリペプチドの存在に依存しています。ミス折り畳まれたプリオン蛋白質の形牛で（BSE、また"狂牛病"として知られている）牛海綿状脳症を含む哺乳類の様々な、の病気の数に関与しているとクロイツフェルトヤコブ病（CJD）で人間。すべての既知のプリオン病は、脳や他の神経組織の構造に影響を与える、とすべてが、現在治療不可能であり、常に致命的です。一般的な用法では、 プリオンは、感染の理論的な単位をいう。 PrP Scははアミロイド斑と神経変性の形成の原因であるプリオンの異常な折り畳み構造の形、を参照しながら科学的表記法では、PrPのCは 、組織の多数で発見されたプリオンタンパク質の内在性フォーム（PRP）を指します。
プリオンは、異常に構造化されたフォームへのタンパク質の正常な分子に変換することができる構造に異常リフォールディングによって感染し、伝播すると仮定されています。すべての既知のプリオンは、タンパク質が密にパックされたβシートで構成される集合体に重合がするアミロイド倍の形成を誘導する。この変更された構造は、非常に安定しており、組織の損傷と細胞死を引き起こし、感染組織に蓄積する。この安定性は、プリオンは、これらの粒子の廃棄と封じ込めが難しく、化学的および物理的因子による変性に耐性があることを意味します。
プリオン型の動作を示すタンパク質はまた、哺乳類のプリオンを理解するうえで有用されているいくつかの真菌、に記載されています。真菌プリオンは、しかし、それらのホストで病気を引き起こすことが表示されず、さらには蛋白質ベースの継承のフォームを介して進化上の利点を与えることがある。
単語のプリオンが持つオンワードviriに類推によって追加された上 、言葉のPR oteinaceousの頭文字から派生した合成語である''とi nfectious ''。
プリオンの検出
放射線生物学者Tikvah Alper、数学ジョンスタンレーグリフィスはいくつかの伝達性海綿状脳症は、タンパク質のみで構成される感染性病原体によって引き起こされることを1960年代に仮説を開発した。この理論は、病気スクレイピーやクロイツフェルトヤコブ病を引き起こす謎の感染性病原体は、紫外線（UV照射損傷核酸）を抵抗という発見を説明するために開発されました。フランシスクリックは、彼の"分子生物学のセントラルドグマ"の第二版でスクレイピー伝播のグリフィスタンパク質のみの仮説の潜在的な重要性を認識した。 RNAとDNAへのタンパク質からタンパク質への、またはタンパク質の配列情報の流れはこのドグマによって"排除"されたことをアサートしている間、彼は（それがそのようにグリフィスが推進されていないが）グリフィスの仮説は、この教義に潜在的な矛盾であると指摘。改訂された"教義"が策定されているため、一部では、ハワードテミンとデビッドボルティモア（だれが1975年にノーベル賞を受賞）による逆転写の後、最近の発見、タンパク質のみの仮説の証拠として見られる可能性を収容する将来のノーベル賞"本命"。
彼らは2年間プルシナーの発表後までタンパク質を単離するために管理していなかったが - カリフォルニア大学のスタンリーB.プルシナーは、彼のチームは、架空の感染性プリオンを精製し、感染性病原体が主に特定のタンパク質からなることをしていたことが1982年に発表した。
プルシナーは、感染性病原体の名前として単語"プリオン"を造語。感染因子がプリオンという名前されたが、このタンパク質は、両方の感染症や非感染性の形態で発生するかもしれないけれども、プリオンが構成されていたという特定のタンパク質はまた、PrのイオンP rotein（PRP）として知られています。プルシナーは、プリオンに彼の研究のために1997年にノーベル生理学医学賞を受賞しました。
プリオンの構造
アイソフォーム
プリオンが（PRP）の作られているタンパク質は、体全体、さらに健康な人や動物に含まれています。しかし、感染性物質に見られるプリオンは異なる構造を有し、プロテアーゼ、通常はタンパク質を分解することができる体の酵素に耐性があります。感染形態がPrP Scが呼ばれている間タンパク質の正規形は、PrPのCと呼ばれて- ''はScの'''スクレイピー"を参照しながら'' C ''、、"携帯電話"または"共通"のPrPを指します羊で発生したプリオン病。 PrPのCは構造的にうまく定義されている、PrP Scはは、確かに多分散と比較的貧しいレベルで定義されます。 PRPを他の多かれ少なかれ明確に定義されたin vitroでのアイソフォーム、およびin vivoでの病原性フォーム（S）との関係に折るように誘導することができますまだ明らかではない。
PrPのC
PrPのCは、細胞の膜上にある正常なタンパク質です。それは209アミノ酸（人間で）、1つのジスルフィド結合、35-36 kDaの分子量と主にα-ヘリックス構造を持っています。いくつかの位相的な形態が存在し、一つの細胞の表面形態は、糖脂質二膜貫通フォームを介して固定。その機能は、今後検討を続ける複雑な問題です。 PrPのCは、高い親和性を有する銅（II）イオンを結合する。この発見の重要性は明らかではないが、それはおそらく構造や機能をPRPにも関する。 PrPのCは、容易にプロテイナーゼKで消化し 、glycophosphatidylinositol（GPI）脂質アンカーを切断する酵素ホスホイノシチドホスホリパーゼC（PI - PLC）によるin vitroでの細胞表面から遊離することができます。プリオンは、in vivo ''で細胞間接着と細胞内シグナル伝達''で重要な役割を果たすことが報告されているので、脳内の細胞間コミュニケーションに関与している可能性がある。
PrP Scは
PrP Scはとして知られているプリオンの感染性アイソフォームは、、それらのコンフォメーション、または形状を変更することにより、感染性アイソフォームに正常PrP Cタンパク質を変換することであり、これは、順番に、タンパク質の相互接続方法を変更します。
PrP Scの正確な3次元構造が知られていないが、それは通常のα-ヘリックス構造の代わりにβ-シート構造の割合が高いがあります。これらの異常なアイソフォームの集計では、プラークを形成するために蓄積する高度に構造化されたアミロイド線維を形成する。各ファイバの端部は自由なタンパク質分子が繊維が成長できるように、添付すること、その上にテンプレートとして機能します。感染性プリオンと同じアミノ酸配列を持つ唯一のプリオン分子が成長する繊維に組み込まれています。
プリオン機能
それは、プリオンによって引き起こされる神経変性がPrPの異常な機能に関連しているかもしれないことが提案されている。しかし、プリオンタンパク質の生理的機能は、物議を醸す問題のまま。 in vitro実験からのデータが多くの異なる役割を示唆しているこれらの動物は、わずかな異常を示すため、プリオンノックアウトマウスの研究では、限られた情報を提供してきた。
プリオンと長期記憶
プリオンは、長期記憶の維持に正常な機能があるかもしれないという証拠がある。 Maglioらは、正常な細胞プリオンタンパク質の遺伝子を持たないマウスは海馬の長期増強を変更していることが示されている。
プリオンと幹細胞再生
ホワイトヘッドバイオ医療研究所から2006年の記事では、その幹細胞のプリオン蛋白の発現は、骨髄の生物の自己複製に必要であることを示します。研究では、すべての長期造血幹細胞はその細胞膜上およびPRP -ヌル幹細胞と造血組織は細胞の枯渇への感受性を示すことがPrPを発現することを示した。
プリオン病
プリオンは、正常な組織構造を破壊アミロイドとして知られているプラークを形成し、中枢神経系内で細胞外に集約することで、神経変性疾患を引き起こす。この混乱は、神経細胞の空胞形成に起因する結果海綿状アーキテクチャと組織の"穴"によって特徴づけられる。他の組織学的変化は、アストログリオーシスと炎症反応の欠如が含まれています。プリオン病の潜伏期間は一般的にはかなり長いですが、いったん症状は病気が脳の損傷や死に至る、急速に進行するが表示されます。神経変性症状、痙攣、痴呆、運動失調（バランスおよび調整機能障害）、行動や人格の変化を含めることができます。
総称して呼ばれるすべての既知のプリオン病、''伝達性海綿状脳症''（TSEは）、治療不可能と致命的です。ワクチンがマウスで開発されている、しかし、それはプリオン感染に抵抗する人間のワクチンを提供することへの洞察を提供することがあります。さらに、2006年の科学者で、彼らは遺伝的にプリオン生産に必要な遺伝子を欠損した牛を設計したことを発表した - 。従って理論的には、通常に存在するプリオン蛋白質を欠損したマウスは、スクレイピープリオンタンパク質によって感染に耐性があることを示す研究を踏まえ、BSEにそれらを免疫すること
プリオンタンパク質（PrP）はすべての哺乳類に非常に似ているとして、多くの異なる哺乳動物種は、プリオン病の影響を受ける可能性があります。異なる種間のプリオンのわずかな違いがあるため、それは別の種から送信されるプリオン病のために珍しいです。ヒトのプリオン病''変異型クロイツフェルトヤコブ病の''は、しかし、牛海綿状脳症を引き起こし、通常は牛に感染するプリオンによって引き起こされると考えられていると感染した肉を介して伝送される。
以下の疾患は、プリオンによって引き起こされます。
| 影響を受けた動物（S） | 病気 | 書かれた速記 | 疾患名2 |
|---|
| 羊 | スクレピー | | |
| ヤギ |
| 牛 | 牛海綿状脳症 | BSE | BSE（牛海綿状脳症） |
| ヒトの | クロイツフェルトヤコブ病 | CJD |
| クールー 現在の研究は、動物の感染症の主な方法は、経口摂取を介していることを示唆している。それは、プリオンが死んだ動物の遺跡を通して、尿、唾液、および他の体液を介して環境で堆積させることができると考えられている。そして、彼らは粘土や他の鉱物と結合することにより土壌に残る可能性があります。 滅菌核酸を有する感染性粒子は、それらの継続的なレプリケーションを指示するためにそれに依存しています。プリオンは、しかし、タンパク質の正常なバージョンへの影響による感染です。プリオンを滅菌するため、分子はもはや正常タンパク質の異常なフォールディングを誘導することができない状態にタンパク質の変性を伴う。その感染性はそのような処理によって低減することができるものの、プリオンは、一般的にプロテアーゼ、熱、放射線、およびホルマリン治療に非常に耐性があります。効果的なプリオン除染は、タンパク質の加水分解または縮小またはタンパク質立体構造の破壊に依存しています。例としては、漂白剤、苛性ソーダ、及びそのようなLPHのような強い酸性の洗剤を含まれています。加圧された蒸気のオートクレーブで18分間、134度摂氏（274華氏）が病気のエージェントを無効にするためには十分ではありません。オゾン殺菌は、現在、プリオン変性および非活性化のための潜在的な方法として検討されている。感染状況に完全に変性プリオンの再生はまだ達成されていない、しかし部分的に変性したプリオンは、特定の人工的な条件下で感染性の状態にrenaturedすることができます。 世界保健機関は、それらがプリオンに汚染されていないことを保証するために、すべての耐熱手術器具の滅菌のための次の3つの手順のいずれかをお勧めします。 - 水ですすぎ;クリーン、30分間121℃重力変位オートクレーブに1N NaOHと熱を含んでいる鍋に浸し、その後ルーチン滅菌処理を実行します。
- 水への転送手段; 121重力変位オートクレーブで加熱℃で1時間、きれいな、1NのNaOHまたは次亜塩素酸ナトリウム（百万有効塩素20,000部）1時間に浸ってしとは、日常的滅菌処理を行う。
- 1NのNaOHまたは次亜塩素酸ナトリウムに浸す（百万有効塩素20,000部）が1時間、削除して、水で洗い流した後、（重力変位（121 ° C）で、または多孔質負荷でフライパンを熱するために転送するその後、ルーチン滅菌処理を行う。134℃）で1時間オートクレーブ、クリーン。
論争プリオンは、病気または単に別のエージェントによって引き起こされる症状は、まだ研究者の少数派によって議論さを引き起こす物質であるかどうか。次のセクションでは、いくつかの競合仮説を説明します。 原因として遺伝学正常なタンパク質の遺伝子が同定されている：'' PRNP ''遺伝子を。プリオン病の継承されたすべてのケースでは、'' PRNP ''遺伝子の変異がある。多くの異なる'' PRNP ''変異が同定されており、それは変異が何らかの形で異常PrP Scのフォームに自発的に変更するにはPrPのCはより可能性が高いように考えられている。これらの変異は、遺伝子全体で発生する可能性があります。いくつかの変異は、PrPのN末端オクタペプチドリピート領域の拡大を伴う。遺伝性プリオン病の原因として同定されている他の変異が位置102、117＆198（GSS）、178、200、210＆232（CJD）と178（致死性家族性不眠症、FFI）で発生します。プリオン病の原因は、散発的遺伝、感染、またはこれらの要因の組み合わせにすることができます。例えば、スクレイピーを持つために、感染性病原体と感受性の遺伝子型の両方が存在する必要があります。 多成分仮説 2007年には、ダートマス大学の生化学者Surachai Supattaponeと彼の同僚は、感染性プリオンを精製生産''デノボ''定義されたコンポーネント（プリオンC、共同精製脂質、および合成ポリアニオン分子）から。これらの研究者はまた、プリオン形成に必要なポリアニオン分子を選択的にプリオン分子と高親和性複合体に組み込まれたことを示した彼らが感染プリオンが複数のホストのプリオン蛋白、脂質、およびポリアニオン分子を含むコンポーネントが、ではなく、構成することができるという仮説につながるPrP Scが単独で。 重金属中毒の仮説 Autoclavureは、タンパク質や遺伝物質ではなく、病気のエージェントを破壊する。 銅イオンに結合するとプロテアーゼ耐性アミロイドーシスになることができる蛋白質は、スーパーオキシドジスムターゼ活性を得ることができる。 マークPurdeyは環境や動物飼料中の銅とマンガンの高濃度の低濃度は、病気につながるという考えをサポートするために疫学を提供しています。 最近の報告では、根本的なメカニズムは、既存の情報に基づいて説明することが困難であるけれども、脳の金属の恒常性のその不均衡は、 プリオン関連の神経毒性の重要な原因であることを示唆。提案された仮説は、機能性金属代謝のPrP Cの役割、および脳の金属の不均衡の原因として疾患関連したPrP Scはフォームへの凝集によるこの機能の損失が含まれています。他のビューには、酸化還元活性のPrP Scの複合体の生成の結果、原因、集合内のPrP C -関連付けられている金属の隔離にPrP Scがによって有毒関数のゲインを示唆している。他はまだ不明である一方、一部のPrP C -金属の相互作用の生理的影響は、知られている。 PrPのC -金属の相互作用の病理学的影響は、金属による酸化損傷を含んで、およびプリオンのような形へのPrP Cのいくつかのインスタンスに変換。 ウイルス仮説タンパク質のみの仮説は、これまでの証拠の最も簡単な説明がウイルス性であることを感じる人が批判されている。 10年以上にわたり、エール大学神経病理学者ローラManuelidisは、プリオン病は、正体不明の"遅い"ウイルスによって代わりに引き起こされることが提案されています。 2007年1月に、彼女と彼女の同僚は、文化の中で彼らのスクレイピーに感染した細胞の10％、以下、中にウイルスを発見したとの報告記事を掲載した。 ビリオン仮説のTSEがプリオンにバインドされている複製可能な情報分子（核酸になる可能性が高い）によって引き起こされると述べています。スクレイピーとBSE、具体的かつ明確な生物学的特性とのショーの菌株、プリオンで説明されていないビリオン仮説の感触の支持機能を含む多くのTSE、。 ウイルス性仮説を支持する証拠が含まれています： - ひずみの変化：種間のプリオンの感染、インキュベーション、症候と進行の違いは特に、ウイルス、RNAウイルスの間に見られるものと似ている
- 長い潜伏し、症状の急激な発症は、HIVによって誘導されるエイズのようないくつかのウイルス感染を、似ている
- プリオン蛋白から構成される表示されないウイルス様粒子は、スクレイピーやCJDに感染した細胞株の細胞のいくつかで発見されている。とコンポーネントの化学反応を精製で
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