Skip to content


Prioner – infektiösa protein

Prioner är infektiösa protein. Prioner har visat sig orsaka nervsjukdomar hos såväl djur som människor. Hos människa kan prioner ge upphov till Creutzfeldt-Jacobs sjukdom och kuru, hos kor bovine spongieform encephalophaty (BSE) eller ”galna ko-sjukan och hos får scrapie.

Typsikt för dessa sjukdomar är att nervccellerna förtvinar och att det bildas små hål i hjärnan efter döda nervceller. Den sjuke drabbas av s.k. tvättsvamphjärna och förlorar kontrollen över sin egen kropp.

Bakgrund
Under början av 1980-talet lyckades Stanley Prusiner och hans kollegor i Kalifornien isolera ett protein från smittade djur, som visade sig förekomma i stor mängd hos samtliga sjuka individer. Man antog först att det smittsamma ämnet torde vara ett slags virus och att det protein man funnit antingen kunde vara en patogen produkt eller också att det utgjorde den smittsamma partikelns proteinhölje. Eftersom man inte hittat någon arvsmassa i smittoämnet, döpte man det smittsamma ämnet efter det enda som kunde påvisa dess närvaro, nämligen proteinet. Man kallade smittämnet för Proteinaceous infectious particles eller prioner. Det visade sig att man kunde framkalla sjukdom hos friska individer genom att injicera prioner från sjuka individer i deras hjärnvävnad.

Tidigare trodde man att alla smittbärande ämnen måste innehålla arvsmassa, eftersom de annars inte kan föröka sig i värdcellen. På grund av detta lade man ner stor möda på att finna den gömda arvsmassan i prionerna. Tills Stanley Prusiner kom med förslaget att det inte fanns någon arvsmassa i prionerna och att det var själva proteinet som på något märkligt sätt kunde föröka sig.

För att testa om den verksamma beståndsdelen i prionerna utgjordes av nukleinsyra eller av proteinet självt, genomförde man ett antal experiment. Dels behandlade man prioner med faktorer som bröt ner nukleinsyra; UV-ljus, nukleaser och zinkjoner. För att vinnlägga sig om att arvsmassan inte skyddades av ett proteinhölje tillförde man psoralens, vilket är en ämnestyp som tränger igenom proteinkapsiden hos de flesta virus. I samtliga fall där man förstörde all eventuell ingående arvsmassa, så förändrade det ändå inte prionernas smittsamhet. De var fortfarande sjukdomsframkalland, trots att deras eventuella DNA eller RNA måste ha förstörts.

När man däremot behandlade prionerna med ämnen som denaturerade prionproteinerna, som fenol och vissa proteaser, visade sig prionernas sjukdomsframkallande effekt upphöra. Allt detta visade på att prionerna faktiskt saknade arvsmassa, och att det var själva proteinet som utgjorde den smittsamma faktorn.

Prionernas uppbyggnad och mekanismer
En viktig ledtråd för förståelsen av hur prioner skulle kunna smitta var att man lyckades påvisa att prionprotein (Prp) också normalt förekommer i de flesta av människokroppens celler. Denna cellulära form av prionprotein (PrpC) har i stort sett samma aminosyrafrekvens som den sjukdomsframkallande prionproteinet (PrpSc). Den huvudsakliga skillnaden ligger i konformationen. Det normala proteinet består huvudsakligen av alfa-helix-regioner, medan den sjuka formen innehåller beta-strängar som formas till beta-flak.

Försöksdjur, som man tagit bort genen som kodar för prionproteinet på och som man sedan injicerat sjuka prioner i, smittas inte av sjukdomen. Av detta drog man slutsatsen att sjukliga prioner förökas genom att de får ett normalt, kroppseget protein att anta sjukdomsframkallande egenskaper. Dessa kan i sin tur påverka andra proteiner att bli sjuka

Sjukdomar orsakade av prioner verkar uppkomma på tre sätt; dels spontant, dels genom smitta och dels genom det genetiska arvet. Den ärftliga formen har visat sig bero på en punktmutation där ett enda baspar byts ut i genen som kodar för prionproteinet, vilket medför att en leucin byts ut mot en prolin i prionproteinet. Även andra mutationer är funna i familjer med ärvda prion-sjukdomar. Mutationen har visat sig ärvas genom dominant nedärvning.  Spontant insjuknande kan också förekomma genom att prionprotein spontant övergår i den sjuka formen.

Prionorsakade sjukdomar
Gemensamt för samtliga prionsjukdomar, hos både djur och människor, är att de attackerar hjärnvävnaden och stör funktionen hos det centrala nervsystemet. Inkubationstiden för sjukdomarna kan variera från några månader till flera decennier.

Hos djur är den vanligaste formen scrapie som man finner hos får och getter. De smittade djuren förlorar koordinationsförmågan och kan till slut inte stå. De kan även drabbas av en irriterande klåda som får dem att skrapa av sig pälsen – Därav namnet scrapie.

En annan djursjukdom – Bovine Spongieform Encephalopathy (BSE) -mer känd som galna ko-sjukan.  Sjukdomen upptäcktes hos brittiska kor 1986 och hade sitt ursprung i fodertillskott som framställts av nermalda fårkadaver. Du sjuka djuren får problem med koordinationen och djuren blir mycket oroliga.
Prionsjukdomar har även upptäckts bland mink, älg, hjort och kattdjur.

Hos människan är de mest kända prionsjukdomarna kuru och Creutzfeldt-Jakobs Disease (CJD). Kuru upptäcktes redan 1957 hos Forefolket på Papua Nya Guinea och karakteriserades av förlorad koordinationsförmåga med påföljande demens. Smittan uppkom med all sannolikhet genom den rituella kannibalism som Forefolket utövade – För att hedra de döda, åts deras hjärnor. Sedan man slutat att praktisera kannibalism har kuru försvunnit.

Till skillnad från kuru har man funnit fall av CJD över hela världen. Sjukdomen, som drabbar lika många män som kvinnor, märks ofta som demens följd av förlorad koordinationsförmåga. Ungefär en på miljonen drabbas, ofta i 60-årsåldern. 10-15% av fallen är ärvda och ytterligare ett fåtal fall kan kopplas till användning av kontaminerade operationsverktyg.

Andra prionsjukdomar som drabbar människor är Gerstmann-Sträussler-Scheinker Disease (GSSD) och Fatal Familial Insomnia där den sistnämnda skiljer sig lite från de övriga genom att yttra sig som sömnsvårigheter och störningar på det autonoma nervsystemet följt av sömnlöshet och demens.

Smitta
Prionsjukdomar verkar ha vissa artbarriärer, sjukdomen verkar inte kunna överföras mellan vissa arter. Dessa artbarriärer tycks bero på aminosyrasekvensen hos Prp-molekylen. Ju mer snarlik det inkommande prionet är prionproteinerna i värdens egna nervceller, ju större är risken för att värden ska utveckla prionsjukdom. Detta kan förklara smitt-överföringen mellan får och ko då deras Prp-gener endast skiljer sig åt på 7 positioner.  Mellan människa och ko skiljer sig däremot generna åt på 30 positioner.

Då man inte vet den exakta mekanismen för hur PrpSc orsakar degenerering av nervceller är det svårt att behandla sjukdomen. Vad man vet, så behövs PrpC för att sjukdomen ska utvecklas, och man har därför undersökt om det går att stoppa produktionen av PrpC. OM dett är möjligt utan bieffekter skulle det kunna vara en behandlingsform.

Det finns två sätt att stoppa Prp-produktionen. Ett är att hämma den DNA-sekvens som kodar för Prp. Detta görs genom att en syntetisk DNA-bit binder till dubbelhelixen och en trippelhelix bildas. DNA-fragmentet kan sätta sig på två olika sätt. Antingen genom att binda till kontrollregionen och på så sätt hindra att någon mRNA bildas eller genom att fragmentet sätter sig i kodningsregionen och på så sätt stoppar bildningen av mRNA för tidigt.

Den andra behandlingsmetoden är en form av genterapi för att stoppa Prp-produktionen innebär att man ger sig på mRNA:t Antingen kan man binda in ett genfragment på mRNA-strängen så att PrpC hindras att färdigbildas. Man kan också få ett enzym att klippa av mRNA:t vid inbindningen.

Ett annat sätt än genterapi kan vara att framställa ämnen som binder in till PrpC så att de ej kan ändra konformationen och flippa över till PrpSc, men då måste man veta hur 3D strukturen för Prp ser ut.

 

Posted in Biologi.


0 Responses

Stay in touch with the conversation, subscribe to the RSS feed for comments on this post.



Some HTML is OK

or, reply to this post via trackback.