Choroby prionowe i charakterystyka prionów

Priony (PrP) - zapewne wielu o nich słyszało ale mało kto wie czym tak naprawdę są. Większość osób kojarzy je sobie z drobnoustrojami, pasożytami. Co więc najważniejsze na wstępnie PRIONY NIE SĄ DROBNOUSTROJAMI. 

Są to białka, które posiadają elementy węglowodanowe - glikoproteiny. Nie mają kodu genetycznego (nie posiadają DNA ani RNA) oraz struktury komórkowej - co odróżnia je od bakterii, wirusów czy pasożytów. Mimo, że priony sa białkami a nie żywymi organizmami mogą być przyczyną szerzącego się zakażenia. Priony PrP są niepodatne na działanie enzymu proteazy, jednak na działanie tego enzymu wrażliwe jest białko prionowe PrPc, występujące w ludzkim mózgu.

W wyniku zarażenia prionami PrP dochodzi do tego, że zwykłe białko prionowe PrPc powstające w mózgu przekształca się w priony PrP, które na zasadzie reakcji łańcuchowej stopniowo kumulują się w komórkach nerwowych uszkadzając je. Prowadzi to do narastania objawów chorobowych i często kończy się zgonem.

Infekcyjne białka występujące w kazdym organizmie są zwykle niegroźne. Dopiero gdy zmieniają swą przestrzenną konformację stają się białkiem prionowym infekcyjnym. Priony nie mogą się replikować, gdyż nie zawierają własnej informacji genetycznej. Powstają na zasadzie kontaktu białka zdrowego z  infekcyjnym białkiem prionowym. Nawet niewielka ilość prionów zakażnych potrafi zmienić ogromną ilość prionów komórkowych w zakaźne - tak więc o zakaźności i szerzeniu się choroby w organizmie decyduje fakt, że priony zakażne modelują kształt innych białek o tym samym składzie - upodabniają je do siebie. Takie białka, które mają zdolność zmiany kształtu innych białek nazywane są białkami chaperonowymi.

Choroby prionowe przenoszą się z pokolenia na pokolenie wraz z mutacją punktową sprzyjającą zapadnięciu na tę chorobę. Charakteryzują się zazwyczaj bardzo długim okresem wylęgania, wynoszącym conajmniej kilka miesięcy.

Mechanizm szkodliwości prionówzakaźnych polega na ich gromadzeniu się w komórkach, w wakuolach. Wakuole powiększają się, dochodzi do zaburzenia recyrkulacji błon oraz gromadzenia się prionów zewnątrzkomórkowo w postaci tzw. beta-amyloidu. 

Badaczom udało się ustalić, że białka prionowe są niezbędne do rozmnażania komórek drożdży. Dziedziczenie samych białek prionowych, bez udziału kodu genetycznego również jest możliwe - jednak dotyczy jedynie organizmów haploidalnych, rozmnażających się przez podział. Wciąż wyjaśnienia wymaga rola prionów w organizmie zdrowym. Mimo iż prowadzonych jest wiele badań nad białkami prionowymi, dotąd nie jest znane lekarstwo na choroby prionowe. 

Jako, że niemożliwy jest proces replikowania się cząsteczki białka bez udziału kwasu nukleinowego, zagadką było rozprzestrzenianie się i namnażanie patogenu. Dopiero odkrycie genu PRNP u człowieka i analogicznych genów (Prn-p) u większości zwierząt wyższych (wszystkich gadów, płazów, ssaków) przyniosło wniosek, że kodowane przez ten gen białko jest niezbędne w funkcjonowaniu niepoznanych jeszcze fizjologicznych procesów u tych organizmów. Co ciekawe priony mają zdolność zmieniać strukturę przestrzenną innego białka - nie zmieniając jego sekwencji aminokwasowej.Obecność prionów stwierdzono w drożdżach Saccharomyces cerevisiae oraz drożdżach piekarniczych. 

W białkach prionowych cząsteczka może przyjmować 2 alternatywne struktury przestrzenne: PrPc i PrPsc bez zmiany w sekwencji, a nawet najmniejszych modyfikacji posttranslacyjnych, które mogą w innych białkach mieć duży wpływ na struktury przestrzenne. Zrewolucjonizowało to pogląd, że struktura przestrzenna białka jest determinowana przez sekwencję aminokwasową poszczególnych białek - co dotąd stanowiło ogólnie przyjętą zasadę. 

CHOROBY WYWOŁANE PRZEZ PRIONY:

• kołowacizna (ang. scrapie; trzęsawka owiec i kóz) - charakterystyczny długi okres inkubacji, pobudliwość, swędzenie skóry (zwierzęta zakażone ocierają się o drzewa co skutkuje powstawanie głębokich i rozległych ran). Ponadto, nadmierne pragnienie, osłabienie organizmu, zaburzenia równowagi i koordynacji ruchowej. W ostatnim stadium choroby następuje całkowity paraliż i zgon zwierzęcia. W mózgach padłych zwierząt gołym okiem widoczne są ubytki w tkance nerwowej. Mózg przypomina wyglądem gąbkę - co skłania do wnioskowania, że scrapie wywołane jest przez ten sam typ patogenu co BSE (gąbczasta encefalopatia/zwyrodnienie mózgu bydła) - choroba szalonych krów. 

• choroba kuru (śmiejąca się śmierć) - do konca lat 50. kuru zabijała kobiety i dzieci plemienia Fore na wyspie Papua Nowa Gwinea. Najprawdopodobniej czynnik patogenny przenikał przez skórę i spojówki, w wyniku rytualnego nacierania twarzy ludzkimi mózgami pochodzącymi od zmarłych krewnych. Ludzie urodzeni po wprowadzeniu kanibalizmu, tj. po 1959 r. - nie chorują na kuru.

• śmiertelna rodzinna bezsenność. Podobna choroba spotykana w stadach owiec, krów, również u kotów.

• choroba Creutzfeldta - Jakoba - choroba neurodegeneracyjna objawiająca się zanikiem pamięci, utrata mimiki, trzęsieniem się konczyn. W 24 miesiące od wystąpienia pierwszych objawów następuje zgon chorego. U chorych nie pojawia się reakcja immunologiczna bowiem ich układ odpornościowy nie rozpoznaje czynnika odpowiedzialnego za tę chorobę. Jest to przyczyną faktu iż za chorobę odpowiedzialne jest białko naturalnie wystepujące w organizmie ludzkim (Prusiner, 1982). Chorobę tą opisano po raz pierwszy w latach 30-tych ubiegłego stulecia.