Újabb lépés a prionok megértéséhez - A prionok

A Vanderbilti- és a Kaliforniai Egyetem kutatóinak együttműködésének köszönhetően sikerült az első konkrét információkhoz jutni a prionok molekuláris struktúrájáról, az az felépítéséről. Ráadásul az eredmények meglepőek voltak, mivel számottevő különbségeket fedeztek fel a tudósok a természetes prionok és azok laboratóriumi analógjai közt.

A prionok felfedezése

A prionok tulajdonképpen fertőzőképes fehérje ágensek. Felépítésüket tekintve még a vírusoknál is egyszerűbbek. A fertőzés mechanizmusában azonban van némi párhuzam a prionok és a vírusok közt, miszerint a gazdaszervezet fehérjéinek struktúráját képesek saját, hibás szerkezetű fehérjéjükké átalakítani, így replikálni magukat. A vírusok szintén a gazda sejtet kihasználva másolják magukat. A prionfertőzést Daniel Carleton Gajdusek professzor fedezte fel a Kuru nevű betegséget kutatva, amiért Orvosi-élettani Nobel-díjat kapott megosztva Baruch S. Blumberg-el 1976-ban. A prionokat és tulajdonképpeni mai értelmezésüket Stanley B. Prusiner írta le, ezért szintén Nobel-díjjal tüntették ki 1997-ben. A tudomány mai állása szerint prionok okozzák a szarvasmarhákat fertőző szivacsos agyvelőelfajulását (BSE), amelyet tévesen kergemarhakórnak neveznek és már macskák esetében is leírták (FSE), a nyércek ún. Aleuti betegségét, a juhok surlókórját (scrapie), az emberi Creutzfeldt-Jakob szindrómát és a Pápua Új-Guineai foré törzs bennszülötteinél honos „nevető halál”-t, a kurut.

A prionok

A fehérjék kb. 20 féle aminosavakból épülnek fel, az aminosavak az egyén DNS-e alapján meghatározott sorrendben kapcsolódnak össze makromolekulává. Az aminosavak peptidkötéssel kapcsolódnak össze ezen kívül, azonban egymással is kölcsönhatásba kerülnek. Ezen kölcsönhatások révén alakul ki a fehérjék harmadlagos szerkezete, amely minden fehérje esetében azonos. Ha egy kiegyenesített fehérjét vízbe tennénk az minden esetben ugyan úgy alakulna át egy 'kusza gombolyaggá'. Ennek magyarázata, hogy egy adott fehérje harmadlagos szerkezete mindig az energetikai viszonyoknak legmegfelelőbb térszerkezetet veszi fel.

Léteznek azonban adott fehérjére nézve mindig jellemző harmadlagos szerkezeten kívül egy energetikailag kedvezőbb variáció. Ez azonban nem igazán tud kialakulni, mivel felcsavarodás közben a fehérjének olyan kedvezőtlen helyzeten kéne átmennie, ami normális körülmények között gyakorlatilag lehetetlen, de mondhatjuk úgy is, hogy elenyészően kicsi. Az elenyészően kicsi az még nem biztosan lehetetlen, így történnek ilyen folyamatok, a prionok ezek a fehérje molekulák, a véletlen művei. Az, hogy egy fehérje nem a megfelelő harmadlagos szerkezetté alakul még önmagában nem magyarázza a fertőzést. Ebben a formában funkcióját ugyan elveszti, vagy káros irányba befolyásol folyamatokat, de nem fertőz.

A szervezetünkben fehérjék ezrei működnek, mint biokatalizátorok, ezek feladata, hogy mindennemű biokémiai folyamatot szabályozzanak, irányítsanak, levezessenek. A prionok egy adott fehérje olyan, energetikailag kedvezőbb harmadlagos szerkezetű módosulatai, melyek saját, a testben is megtalálható, energetikailag kedvezőtlenebb módosulataikat magukhoz hasonló prionná alakító enzimként viselkednek. Tehát nem elég, hogy egy fehérje véletlenül 'átlendüljön' a kedvezőbb konformációba, hanem ennek hatására a többi fehérje kedvezőbb energetikai állapotba való jutását is irányítani, azaz katalizálnia kell. Ez bármennyire is hihetetlennek tűnik ha belegondolunk, hogy az élővilág mióta létezik valamint az egyedszámba már nem is tűnik olyan elképseztőnek. Márcsak azért sem mivel bizonyítottan léteznek prionok. A képen az eltérő struktúrát látjatjátok balra a normális, jobbra a prion fehérje látható.

A prionfertőzés és hatásai

A fent leírtakból kiderül, hogy a prionok képesek magukká alakítani a szervezet fehérjéit, azaz önmagukba-fordító enzimekként is leírhatjuk őket. Az átalakított fehérje, mivel elveszti eredeti alakját nem képes ellátni feladatát a szervezetben, viszont képes átalakító-enzimként (prion) működni és így további fehérjéket prionokká alakítani. A fertőzés így kaszkádszerűen terjed. A fehérjék nem csak úgy véletlen képződnek, mindig annyi és olyan szintetizálódik amennyi és amilyen éppen szükséges. Mindegyik jól behatárolt feladat ellátását végzi, így belátható, hogy egy bizonyos fehérje folyamatos átalakulása prionokká, végzetes következménnyel járhat az szervezetre nézve. Szervezetünk természetesen védekezni próbál ez ellen, így az adott fehérje túltermelődése következik be, ennek hatására viszont bekövetkezhet a sejt apoptózisa a túlzott fehérje jelenlét miatt, vagy az ozmotikus egyensúly felborulhat, ami szintén a sejt halálához vezethet.

A prionfertőzés különlegessége

A prionok, a kórokozók egyéb fajtáitól baktériumoktól, állati egysejtűektől, férgektől eltérően nem tekinthetők élőlénynek. Az élő, definíció szerint, a következőkre képes: szaporodás, öröklődés, változékonyság, szelekció. Vagyis szaporodik, tulajdonságait örökíti, képes a nemzedékeken keresztül a környezetének igényei szerinti változásra, vagyis evolúcióra, melynek során az előnytelen tulajdonságokkal rendelkező egyedek kihalnak (szelekció). A vírusok szintén nem sorolhatók az élő szervezetek közé, de erről még folynak a viták. A prionk szaporodnak ugyan és át is örökítik magukat, de nem változtatják meg a tulajdonságaikat. A prion éppen ezért abszolút nem tekinthető élőnek semmilyen tekintetben, felfedezése ezért hatalmas teljesítmény.

A prionok ellen a szervezet, mint testidegen anyag ellen esetenként védekezhet, mivel azonban gyakran a szervezet a fehérjéket csak bizonyos rövid, jellegzetes aminosavlánc-szakaszok alapján azonosítja, gondot okozhat az, hogy a prion nagyon hasonló lehet a szervezetben amúgy is megtalálható fehérjéhez. Ilyenkor az immunrendszer sajnos nem veszi észre a különbséget, vagyis nem reagál idegen testként a prionra, immunválasz nem alakul ki.

Egy lépéssel közelebb a prionok megértéséhez

Évek óta állítanak elő laboratóriumi körülmények között prionkat, a könnyebb tanulmányozás céljából. A kutatók ugyan a természetes prionkat alapul véve előállították azok mását, mégsem sikerült a fertőzés tulajdonságát átültetni azokba. A két kutatócsoport most ismét közelebb került a prionok fertőzés módjának és gyógyításának megértéshez. A Proceedings of the National Academy of Sciences tudományos szaklapban online publikálták kutatási eredményeiket.

"Az eredményeink segíthetnek olyan fertőző prionok létrehozásában, melyek szükségesek a fertőzés módjának pontos leírásához, így egy hatásos kezelési mód kikísérletezéséhez." - mondta Holger Wille a kutatásban résztvevő professzor asszisztens.

A kutatóknak sikerült ugyanis előállítaniuk sokkal kisebb mértékben ugyan, de fertőzni képes prionokat. Elektronmikroszkópon keresztül vizsgálva (akár 1.000.000-szoros nagyítás) a folyamatokat a szintetikus és a természetes prionok hasonló módon viselkedtek, mindkettő mikroszkopikus fehérje rostokká álltak össze. Hozzávetőlegesen százezres nagyítás alatt az egyetlen különbség a rostok szélessége volt: a szintetikus anyag szélesebbnek mutatkozik a természetessel szemben.

Bookmark and Share

Add a Twitter-hez Add a Facebook-hoz Add a Startlaphoz Add az iWiW-hez Add a Google Reader-hez Add az RSS olvasódhoz
Oppenheim 1 hozzászólás

A bejegyzés trackback címe:

https://biokemia.blog.hu/api/trackback/id/tr481433726

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Biga néni 2009.10.21. 22:13:38

Hali,
pár észrevétel:
- nemcsak a kóros harmadlagos szerkezetű priont hívják prionnak, hanem a normális harmadlagos szerkezetűt is, ami amúgy az egészséges szervezetben is előfordul. A normál konformert a szakirodalomban a PrPC-vel jelölik, a kórost PrPSc-vel.
- akármilyen fehérjét nem képesek önmagukká alakítani, csak az egészséges prionokat kóros prionná. Tehát PrPC + PrPSc -> 2 PrPSc.
- a prion nem "nagyon hasonló a szervezetben amúgyis megtalálható fehérjéhez", hanem tulajdonképpen ugyanaz. Az elsődleges szerkezete (az aminosavak sorrendje) ugyanaz, csak és kizárólag a térbeli (harmadlagos) szerkezete más. Egy és ugyanazon fehérje két különböző konformeréről van szó.
Egyébiránt gratula, remek kis cikk, tecc az ábra is:)