프리온 : 특성, 구조, 기능, 질병 - 생물학

프리온은 병원체로서 작용하는 핵산 또는 게놈없이 단백질이다. "프리온"이라는 용어는 단백질 성 감염성 입자 (영국 단백질 성 감염성 입자에서 유래)를 의미하며 신경 학자이자 노벨상 수상자 인 Stanley B. Prusiner에 의해 만들어졌습니다.

1982 년 Prusiner와 그의 동료들은 크로이츠 펠트-야콥 질병 (인간)과 소 해면상 뇌병증의 원인을 연구하면서 감염성 단백질 입자를 확인했습니다.

소 프리온 단백질의 잔류 물. 출처 : 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. 및 RCSB, Wikimedia Commons를 통해

이 드문 감염원은 정상 세포의 막에서 오로지 접힌 단백질 및 / 또는 비정상적인 3 차원 구조로만 발견됩니다. 이 단백질은 신경 조직과 뇌 구조에 영향을 미치는 여러 퇴행성 질환과 매우 높은 사망률을 담당합니다.

프리온 병이라고도합니다. 인간에게 영향을 미치는 가장 중요한 것 중에는 쿠루, 게르 스트 만-스트로 슬러-쉐인 커병, 크로이츠 펠트-야콥 증후군 및 치명적인 가족 성 불면증이 있습니다.

일반적 특성

프리온은 세포막에 존재하는 단백질 구조입니다. 이 단백질은 모양이나 형태가 변경되었습니다.

증식과 관련하여 스크래피 질병의 경우와 같이 형태의 전환을 통해 달성됩니다. 이 질병에서 프리온은 PrP (Sc) 이소 형으로의 전환을 자극하기 위해 PrP (C) (변경되지 않은 형태의 프리온 단백질)를 모집합니다.

이것은 감염 물질을 퍼뜨리는 연쇄 반응을 일으켜 질병의 관개를 가능하게합니다. 이 변환 프로세스가 어떻게 발생하는지는 아직 알려지지 않았습니다.

번식 할 수있는 이러한 특이한 단백질에는 핵산이 없습니다. 이것의 증거는 X 선과 자외선에 대한 내성이 있다는 것입니다. 이 약제는 핵산을 쉽게 분해합니다.

프리온 (PrP)이 구성되는 프리온 단백질은 인체뿐만 아니라 다른 건강한 척추 동물에서도 몸 전체에서 발견됩니다. 이러한 단백질은 일반적으로 프로테아제 (단백질을 촉매하는 효소)에 내성이 있습니다.

인체에서 비 감염성 단백질의 정상적인 형태 인 PrP (C) 프리온 단백질의 유용성에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.

그러나 일부 연구자들은 생쥐에서 이러한 단백질이 말초 신경계의 세포에서 수초 복구를 활성화한다는 사실을 보여주었습니다. 이들의 부재는 또한 그러한 신경 세포의 탈수 초화를 유발하는 것으로 나타났다.

구조

프리온의 구조에 대한 지식은 주로 대장균 박테리아에서 수행 된 연구에 있습니다.

연구에 따르면 PrP (C) (정상) 및 PrP (Sc) (감염성) 사슬의 폴리펩티드는 아미노산 구성이 동일하지만 3D 구조와 접힘이 다릅니다.

PrP (C)

이 비 감염성 프리온은 인간에게 209 개의 아미노산을 가지고 있습니다. 그들은 이황화 결합을 가지고 있습니다. 구조는 알파 나선형으로 나선형 아미노산 (알파 나선)과 평평한 아미노산 가닥 (베타 시트)이 거의 없습니다.

이 단백질은 원심 분리에 의해 분리 될 수 없으며 이는 침전 할 수 없음을 의미합니다. 그것은 proteinase K라고 불리는 넓은 스펙트럼의 serine protease에 의해 쉽게 소화됩니다.

PrP (Sc)

PrP (C)를 감염성 PrP (Sc) 동형으로 변형하고 비정상적인 구성이나 모양을 갖는 감염성 단백질입니다.

3D 구조에 대해서는 알려진 바가 거의 없지만 나선형 모양이 적고 평평한 가닥 또는 베타 시트가 더 많은 것으로 알려져 있습니다. isoform으로의 전환은 프리온 질병의 중추적 사건으로 알려진 것입니다.

풍모

세포 프리온 단백질은 다양한 기관 및 조직의 세포 표면에 있습니다. 체내 프리온의 생리적 기능에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. 그럼에도 불구하고 마우스 실험은 다음과 같은 가능한 기능을 나타냅니다.

대사성 글루타메이트 수용체

PrP (C)는 글루타메이트 수용체 (이온 성 및 대사성)와 함께 작용하는 것으로 나타났습니다. PrP (C)는 세포 표면 Aβ 펩타이드의시 냅토 독성 올리고머에 대한 수용체로 참여합니다.

배아 발달에서

Murinae과의 마우스에서, 프리온 단백질 PrP (C)는 배아 발달에서 이식 후 며칠 이내에 발현되는 것으로 밝혀졌습니다.

이것은 그들이 이러한 작은 포유류의 발달 과정에서 역할을한다는 것을 나타냅니다. 연구자들에 따르면 신경 세포 생성 (뉴런의 축삭 및 수상 돌기 생성)의 조절과 관련된 역할.

그들은 또한 축삭 성장에 작용합니다. 이 프리온 단백질은 소뇌 회로의 발달에도 관여합니다. 이 때문에 이러한 PrP (C) 프리온이 없으면 설치류의 운동 발달이 지연되는 것으로 믿어집니다.

신경 보호

유전자 배향에 의한 PrP (C)의 과발현에 대한 연구에서 이러한 프리온이 없으면 뇌의 일부 부위에 혈액 공급에 문제가 발생하는 것으로 나타났습니다 (급성 뇌 허혈).

이것은 프리온 단백질이 신경 보호자로 기능한다는 것을 의미합니다. 또한 PrP (C) 과발현이 허혈로 인한 부상을 줄이거 나 개선 할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.

말초 신경계

최근 말초 수초의 유지에서 Prp (C)의 생리 학적 역할이 발견되었습니다.

실험실 연구에서 프리온 단백질이없는 상태에서 실험용 쥐는 말초 신경 병증이라고하는 뇌와 척수에서 정보를 전달하는 신경에 결함이있는 것으로 나타났습니다.

세포 사멸

프리온과 유사한 일부 단백질이 있으며 이들은 뇌가 아닌 신체의 다른 부분에 있습니다.

이러한 단백질의 기능은 유기체가 공격을받을 때 (예를 들어 바이러스에 의해) 세포 사멸을 시작, 조절 및 / 또는 제어하여 병원체의 확산을 방지하는 것입니다.

이 단백질의 독특한 기능은 연구자들이 병원균과의 싸움에서 비 감염성 프리온의 가능한 중요성에 대해 생각하게합니다.

장기 기억

미국 미주리의 Stowers Institute에서 실시한 연구에 따르면 PrP 프리온은 장기 기억 유지에 중요한 역할을 할 수 있습니다.

이 연구는 특정 프리온 단백질이 장기 기억의 생리적 기능을 유지하도록 제어 될 수 있음을 보여주었습니다.

줄기 세포 재생

혈액 조직 줄기 세포에서 발현되는 프리온 단백질에 대한 조사에서 이러한 모든 줄기 세포 (조혈)가 세포막에서 프리온 단백질을 발현하는 것으로 나타났습니다. 따라서 그들은 세포 재생의 복잡하고 매우 중요한 과정에 참여한다고 믿어집니다.

프리온으로 인한 질병

프리온 기원의 병리학은 진행성 퇴행성 뇌 질환으로 인식됩니다. 그들은 소, 사슴, 순록, 양, 심지어 인간까지 공격 할 수 있습니다.

이러한 질병은 PrP (C) 단백질 구조의 변화로 인해 발생하며 그 특정 기능은 오늘날에도 여전히 불확실합니다. 프리온 병리는 알려진 원인없이 발생할 수 있습니다. 그들은 유전 적 기원을 가질 수 있으며 전염성 전염성 방식으로 전염 될 수도 있습니다.

프리온은 가족 성, 산발성 및 전염성 질병을 유발합니다. 가족 성 프리온 질병은 유전 될 수있는 질병입니다. 산발성 병리가 가장 흔하며 알려진 원인없이 발생합니다.

전염성 질병은 드문 것으로 간주되며 사람과 사람, 동물과 동물, 사람과 동물간에 전염 될 수 있습니다. 원인은 오염 된 육류 섭취, 식인 풍습, 수혈에서 오염 된 수술 장비 취급에 이르기까지 다양하며 다양합니다.

가장 흔한 프리온 질병은 다음과 같습니다.

크로이츠 펠트-야콥병 (CJD)

인간에게 가장 흔한 프리온 병으로 간주되는이 질병은 세계적인 질병으로 전 세계적으로 분포하고 있습니다. 유전성 (가족 성), 산발성 또는 전염성 일 수 있습니다.

치매, 갑작스런 움직임 또는 갑작스런 불수의 운동, 중추 신경계 결손과 같은 증상이있는 환자.

질병의 치료 및 형태에 따라 발병 후 4 개월에서 2 년 사이에 사망이 발생할 수 있습니다. 진단은 어렵고 보통 부검 중에 사후에 이루어집니다.

크로이츠 펠트-야콥병의 변이 사례에서 발견되는 전형적인 아밀로이드 플라크의 존재를 보여주는 뇌 조직의 밝은 현미경 사진. 출처 : 콘텐츠 제공자 : CDC / Teresa Hammett 사진 제공 : Sherif Zaki; MD; PhD; Wun-Ju Shieh; MD; PhD; MPH, Wikimedia Commons를 통해

Gerstmann-Sträussler-Scheinker 질병

유전성 또는 상 염색체 우성 감염성 뇌 과정에서 프리온에 의해 발생하는 질병입니다. 이 질병은 40-60 세의 사람들에게서 나타납니다.

이 사람들은 단어 (구르기 장애), 갑작스런 또는 갑작스러운 비자발적 움직임을 표현하는 데 문제가 있으며 공격성이 빈번합니다.

그들은 불안정한 보행과 함께 소뇌 변성을 나타냅니다. 다른 증상 중에서도 반사 감소, 청각 장애, 시선 마비, 치매를 관찰하는 것도 가능합니다. 기대 수명은 약 5 년 또는 조금 더 길어집니다.

프로테아제에 대한 다양한 감수성을 가진 Prionopathy

인구 1 억 명당 발생 범위가 2 ~ 3 건이라는 점에서 매우 드문 질병입니다. 병리학은 Gerstmann-Sträussler-Scheinker 질병과 유사합니다.

단백질의 임상 증상은 프로테아제에 대한 낮은 내성을 나타내며 일부는 이러한 효소에 더 민감하고 다른 일부는 덜 민감합니다.

환자가 나타내는 증상은 언어 및인지 장애 문제, 뇌가 움직임을 제어하고 근육 조정을 수행하는 영역의 뉴런 손실입니다.

이 질병은 노인 (70 세) 환자에게 흔하며 감염된 후 예상 수명은 약 20 개월입니다.

치명적인 불면증

유전성 또는 가족 성 질환이며 산발적으로 발생할 수도 있습니다. 이 질병은 유전성 또는 상 염색체 우성 돌연변이로 인한 것으로 알려져 있습니다.

환자는 수면 및 수면 유지 문제, 치매,인지 장애, 심지어 고혈압 문제, 빈맥, 다한증 등의 누적 문제와 같은 증상을 나타냅니다.

영향을받는 연령은 23 세에서 73 세 사이로 상당히 넓지 만 평균 연령은 40 세입니다. 감염된 후 수명은 6 년이 조금 넘습니다.

쿠루

이 프리온 병은 파푸아 뉴기니 주민에서만 발견되었습니다. 식인 풍습과 관련된 질병이며 죽은자를 애도하는 의식의 문화적 전통에서이 사람들이 뇌나 육체를 먹습니다.

질병을 앓는 사람들은 일반적으로 신체의 다른 부분에서 제어 할 수없고 비자발적 인 움직임을 보입니다.

떨림, 움직임 제어 상실 및 근육 조정 상실을 나타냅니다. 감염된 사람들의 기대 수명은 2 년입니다.

동물의 질병

동물의 프리온에 의해 생성되는 병리 중에는 소 해면상 뇌병증이 있습니다. 이 질병은 유럽, 공중 보건, 동물 및 영향을받은 국가의 경제에 큰 혼란을 일으켰습니다.

동물의 다른 질병으로는 스크래피, 전염성 밍크 뇌병증, 만성 소모성 질병 (사슴) 및 고양이 해면상 뇌병증이 있습니다.

인간에게 나타나는 질병과 마찬가지로 이러한 질병은 효과적인 치료법이 없기 때문에 특히 감염된 소의 고기 섭취로 인해 발생한 인간 감염 후에 예방이 필수적입니다.

치료

현재까지 프리온 질병에 대한 알려진 치료법은 없습니다. 치료는 증상이 있습니다. 환자는 완화 치료 계획을 세우고 가족 구성원을위한 유전자 검사 및 상담을 권장합니다.

항 바이러스제, 항 종양 제, 파킨슨 병 치료제, 면역 억제 치료제, 항생제, 항진균제, 심지어 항우울제와 같은 프리온 질환 환자에서 다양한 약물이 테스트되었습니다.

그러나 현재 이들 중 일부가 증상을 줄이거 나 환자의 생존을 개선한다는 증거는 없습니다.

예방

프리온은 다양한 물리적 및 화학적 변화에 저항력이 있습니다. 그러나 오염 된 수술기구로 환자의 오염을 방지하기 위해 다른 기술이 사용됩니다.

가장 일반적으로 사용되는 기술 중 하나는 장비를 132 ° C의 오토 클레이브에서 1 시간 동안 멸균 한 다음 기기를 수산화 나트륨에 1 시간 이상 담그는 것입니다.

한편 세계 보건기구 (WHO)는 프리온 병 확산을 막기위한 대책을 마련했다. 이 조직은 눈, 뇌, 장, 편도선 및 척수와 같은 금지되거나 잠재적으로 위험한 조직의 취급에 대한 규범을 수립합니다.

참고 문헌

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프리온 : 특성, 구조, 기능, 질병 - 생물학 - 2026