Bugün öğrendim ki: canlı olmayan ve dolayısıyla öldürülemeyen, ancak beyninizi ele geçirip sizi öldürebilen bulaşıcı bir ajan olan Prionlar hakkında. İnsanlar enfekte hayvanların çiğ beyinlerini yiyerek enfekte olurlar.
Katlanmış proteinin patojenik türü
Kuş için, Prion (kuş) bakınız. Teorik alt atomik parçacık için, Preon bakınız.
Büyük prion protein ile karıştırılmamalıdır.
Tıbbi durum
Prion, aynı proteinin normal varyantlarında katlanma bozukluğuna neden olan katlanmış bir proteindir, hücre ölümüne yol açar. Prionlar, hem insanları hem de hayvanları etkileyen ölümcül ve bulaşıcı nörodejeneratif hastalıklar olarak bilinen prion hastalıklarından sorumludur. Bu protezler, rastgele, genetik mutasyonlar nedeniyle veya önceden katlanmış bir proteine maruz kalma nedeniyle katlanma bozukluğuna uğrayabilir ve diğer proteinlerde katlanma bozukluğunu yayabilen anormal üç boyutlu bir yapıya yol açabilir.
Prion terimi "proteinaceous infectious particle" kelimesinden gelir. Diğer bulaşıcı ajanların aksine, yani virüsler, bakteriler ve mantarlar, prionlar nükleik asitler (DNA veya RNA) içermezler. Prionlar, belirsiz bir işlevi olan doğal olarak oluşan bir protein olan büyük prion proteininin (PrP) çoğunlukla buruşuk izoformlarıdır. Çeşitli TSE'lerin, yani koyunlardaki scrapie, geyiklerde kronik tüketim hastalığı (CWD), sığırlarda bovin spongiform ensefalopati (BSE) (deli dana hastalığı) ve insanlarda Creutzfeldt-Jakob hastalığı (CJD) hipotetik nedenleridir.
Bilinen tüm memeli prion hastalıkları, beynin veya diğer sinir dokularının yapısını etkiler. Bu hastalıklar ilerleyici, etkili bir tedavisi bilinmemektedir ve her zaman ölümcüldür. 2015 yılına kadar çoğu prion hastalığı PrP'den kaynaklandığı düşünülüyordu; 2015'te multisistem atrofisinin (MSA) yeni bir prion, alfa-sinüklein adı verilen bir proteinin yanlış katlanmış şekli tarafından iletilebilir ve neden olduğu varsayıldı. Prionlar, ayrıca Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve amiyotrofik lateral skleroz (ALS) gibi diğer nörodejeneratif hastalıklarla da bağlantılıdır; bunlara bazen prion benzeri hastalıklar denir.
Prionlar, sürekli olarak yapısal değişikliğe uğrayan, ancak başka bir protein gibi belirli bir partnerle bağlanmadığı sürece özünde düzensiz proteinlerdir. Bir prion, aynı yapıya sahip bir başkasıyla bağlandığında, stabil hale gelir ve amiloid adı verilen anormal protein agregatları oluşturabilir. Bu amiloidler, enfekte dokuda biriken hasara ve hücre ölümüne neden olur. Prionların yapısal kararlılığı, onları kimyasal veya fiziksel ajanlar tarafından denatürasyona karşı dirençli hale getirir, bertaraf etmeyi ve kontrol altına almayı zorlaştırır ve tıbbi aletler yoluyla iatrogenik yayılma endişelerine yol açar.
Etimoloji ve telaffuz
1982 yılında Stanley B. Prusiner tarafından icat edilen prion kelimesi, protein ve enfeksiyondan türetilmiştir, dolayısıyla prion, "proteinaceous infectious particle" için kısaltılmış bir ifadedir ve diğer proteinlere kendi şeklini yayma ve iletme yeteneğine atıfta bulunmaktadır. Ana telaffuzu , ancak kuşun (prion veya balina kuşları) homografik adı telaffuz ediliyor, de duyulabilir. 1982 tarihli terimi tanıtan makalesinde Prusiner, bunun "pree-on" olarak telaffuz edilmesi gerektiğini belirtti.
Prion protein
Yapı
Prionlar, insan ve diğer hayvanların vücudunun doğal bir parçası olan büyük prion proteininin (PrP) yanlış katlanmış bir formundan oluşur. Bulaşıcı prionlarda bulunan PrP, farklı bir yapıya sahiptir ve normalde proteinleri parçalayabilen vücuttaki enzimler olan proteazlara karşı dirençlidir. Proteinin normal şekli PrPC, bulaşıcı şekli PrPSc olarak adlandırılır - C, 'hücresel' PrP'ye, Sc ise prototip prion hastalığı olan koyunlarda görülen 'scrapie'ye karşılık gelir. PrP, in vitro olarak daha az veya daha fazla iyi tanımlanmış izoformlara katlanmak üzere uyarılabilir; ancak bunların in vivo'da patojenik olan forma/formlara olan ilişkileri genellikle net değildir, yüksek çözünürlüklü yapısal analizler prion bulaşıcılığı ile ilişkili yapısal özelliklerin ortaya çıkarılmaya başlanmasıdır.
PrPC
PrPC, hücre zarlarında bulunan normal bir proteindir. İnsanlarda en büyük rezervuarı trombositlerin oluşturduğu birçok kan bileşenini içerir. 209 amino asitten (insanlarda), bir disülfür bağından, 35-36 kDa'lık bir molekül ağırlığından ve çoğunlukla alfa-heliks yapıya sahip yapıya sahiptir. Birkaç topolojik form vardır; bir hücre yüzeyi formu, glikolipid aracılığıyla ve iki transmembran formu aracılığıyla bağlanır. Normal protein çökeltilebilir değildir; yani santrifüj teknikleriyle ayrıştırılamaz. Karmaşık bir işlevi vardır ve araştırılmaya devam etmektedir. PrPC, yüksek affiniteyle bakır(II) iyonlarını bağlar ( +2 oksidasyon durumundakiler). Bu özellik, N-terminalinin metionin kalıntılarının tersinir oksidasyonu ile antioksidan özelliklerinden sorumlu olabilir. Ayrıca, in vivo çalışmalarında, PrPC'nin metalik alt tabakalar için düşük seçiciliği nedeniyle, bakır dışındaki metallerle temas ettiğinde proteinin antioksidan işlevi bozulmuştur. PrPC, proteaz K tarafından kolayca sindirilir ve glikolipit glikosilfosfatidilinositol (GPI) glikolipid ankerini parçalayan enzim fosfoinosit fosfolipaz C (PI-PLC) tarafından hücre yüzeyinden serbest bırakılabilir. PrP, in vivo'da hücreler arası yapışmada ve hücre içi sinyalleşmede önemli bir rol oynar ve bu nedenle beyindeki hücreler arası iletişimde rol oynayabilir.
PrPSc
PrP'nin bulaşıcı izoformu, PrPSc veya basitçe prion olarak bilinir, konformasyonlarını veya şekillerini değiştirerek normal PrPC proteinlerini bulaşıcı izoforma dönüştürebilir; bu da proteinlerin birbirleriyle etkileşim biçimini değiştirir. PrPSc her zaman prion hastalığına neden olur. PrPSc, normal alfa-heliks yapısının yerine daha yüksek oranda beta-tabaka yapısına sahiptir. Kriyoelektron mikroskobu ile çok sayıda yüksek bulaşıcı, beyinden türetilen PrPSc yapısı keşfedildi. Gerstmann-Straussler-Scheinker sendromu olan insanlardan izole edilen başka bir beyinden türetilmiş lif yapısı da belirlendi. Şu ana kadar yüksek çözünürlükte tanımlanan tüm yapılar, ayrı PrP moleküllerinin aramoleküler beta tabakalar aracılığıyla istiflendiği amiloid liflerdir. Bununla birlikte, ek vivo prion preparatlarında daha düşük çözünürlükte 2 boyutlu kristal dizileri de bildirilmiştir. Prion amiloidlerde, mevcutsa, glikolipid ankerler ve asparajin bağlı glikidler lifin yan yüzeylerinden dışarı doğru uzanır. Genellikle PrPSc, muhtemelen glikolipid ankerlerinin dizisi yoluyla hücre zarlarına bağlanır, ancak bazen lifler zarlardan ayrılır ve plaklar şeklinde hücrelerin dışında birikir. Her bir lifin ucu, serbest protein moleküllerinin bağlanabileceği bir şablon görevi görür, böylece lif büyüyebilir. Bu büyüme süreci, PrPC'nin tam bir yeniden katlanmasını gerektirir. Farklı prion türleri, aynı amino asit dizisine sahip PrP moleküllerinden bile oluşsalar, hatta belirli bir konak genotipinde farklı şablonlara veya konformasyonlara sahiptir. Çoğu durumda, yalnızca bulaşıcı PrPSc ile aynı amino asit dizisine sahip PrP molekülleri büyüyen lif içinde yer alır. Ancak nadiren de olsa türler arası geçiş de olur.
PrPres
Proteaz dirençli PrPSc benzeri protein (PrPres), yapısal olarak değiştirilmiş ve yanlış katlanmış proteaz K dirençli bir forma dönüştürülmüş her PrPc izoformudur. PrPC'nin PrPSc'ye in vitro dönüşümünü modellemek için Kocisko ve ark. PrPSc'nin hücresiz koşullar altında PrPC'nin PrPres'e dönüşmesine neden olabileceğini göstermiş ve Soto ve ark. protein katlanma bozukluğunun siklik amplifikasyonunu içeren bir prosedürle PrPres ve prion bulaşıcılığının sürekli olarak amplifikasyonunu göstermiştir. "PrPres" terimi, bulaşıcı dokudan izole edilen ve bulaşıcı spongiform ensefalopati ajanıyla ilişkili PrPSc'nin proteaz dirençli formlarını veya örneğin in vitro üretilebilecek diğer proteaz dirençli PrP formlarını ifade edebilir. Buna göre, PrPSc'nin aksine, PrPres mutlaka bulaşıcı değildir.
PrP'nin normal işlevi
Prion proteininin fizyolojik işlevi yeterince anlaşılmamıştır. İn vitro deneylerden gelen veriler birçok farklı rolü önerirken, PrP'nin sıfırlanmış fareleri üzerindeki çalışmalar sadece az miktarda anormallik gösterdiği için sınırlı bilgiler sağladı. Farelerde yapılan araştırmalarda, PrP'nin periferik sinirlerde parçalanmasının Schwann hücrelerinde miyelin onarımının uyarılmasına neden olduğu ve PrP proteinlerinin eksikliğinin bu hücrelerde demyelinizasyona neden olduğu bulundu.
PrP ve düzenlenmiş hücre ölümü
MAVS, RIP1 ve RIP3, vücudun diğer kısımlarında bulunan prion benzeri proteinlerdir. Virüs enfeksiyonu durumunda başka çevreleyen hücrelere viryonların yayılmasını önlemek için aynı zamanda filamanöz amiloid liflerine polimerize olur ve düzenlenmiş hücre ölümünü başlatır.
PrP ve uzun süreli bellek
2005 yılında yapılan bir inceleme, PrP'nin uzun süreli bellek bakımında normal bir işlevi olabileceğini öne sürdü. Ayrıca, 2004 yılında yapılan bir çalışma, normal hücresel PrP proteinine sahip genleri eksik farelerde hipokampal uzun süreli potansiyasyonun değiştiğini buldu. Ayrıca bunun nedenini açıklayan ve ayrıca öneren son bir çalışma, nöronal protein CPEB'nin maya prion proteinleriyle benzer bir genetik dizilime sahip olduğunu buldu. CPEB'nin prion benzeri oluşumu, uzun süreli bellek oluşumu ile ilişkili uzun süreli sinaptik değişiklikleri korumak için gereklidir.
PrP ve kök hücre yenilenmesi
Beyaz Etiket Enstitüsü'nden 2006 tarihli bir makale, PrP ekspresyonunun kök hücreler üzerinde bir organizmanın kemik iliği öz yenilenmesi için gerekli olduğunu gösterir. Çalışma, tüm uzun süreli hematopoietik kök hücrelerin hücre zarlarında PrP ifade ettiğini ve PrP-sıfırlanmış kök hücrelere sahip hematopoietik dokuların hücre tükenmesine karşı artan hassasiyet gösterdiğini gösterdi.
PrP ve doğuştan bağışıklık sistemi
PrP, birçok viral enfeksiyonda PRNP geninin (PrP geni) ekspresyonunun yükseltilmesi ve PrP'nin HIV dahil birçok virüse karşı antiviral özellikler göstermesi gibi doğuştan bağışıklık sisteminde rol oynayabileceğine dair bazı kanıtlar vardır.
Çoğalma
Prionların protein-sadece bir şekilde nasıl çoğaldığını açıklamak için yapılan ilk hipotez heterodimer modeldi. Bu model, tek bir PrPSc molekülünün tek bir PrPC molekülüne bağlandığını ve onu PrPSc'ye dönüştürmek için kataliz sağladığını varsayıyordu. İki PrPSc molekülü daha sonra ayrılıyor ve daha fazla PrPC'yi dönüştürebiliyordu. Ancak, prion çoğalmasını açıklayan bir model hem prionların nasıl yayıldığını hem de kendiliğinden ortaya çıkmalarının neden bu kadar nadir olduğunu açıklamalıdır. Manfred Eigen, heterodimer modelinin, dönüştürme reaksiyonunun hızını yaklaşık 1015 faktörle artıran son derece etkili bir katalizör olması gerektiğini gösterdi. Bu sorun, PrPSc'nin sadece amiloid gibi agregatlı formlarda mevcutsa ve işbirliği kendiliğinden dönüştürmeye engel olabilseydi ortaya çıkmayacaktı. Ayrıca büyük çabalara rağmen bulaşıcı monomerik PrPSc asla izole edilmedi.
Alternatif bir model, PrPSc'nin sadece lifler halinde mevcut olduğunu ve lif uçlarının PrPC'ye bağlanıp onu PrPSc'ye dönüştürdüğünü varsayar. Bu tek başına olsaydı, prion miktarı doğrusal olarak artarak her zaman daha uzun lifler oluştururdu. Ancak prion hastalığı sırasında hem PrPSc hem de bulaşıcı parçacık sayısının üstel bir şekilde arttığı gözlenir. Bu, lif kırılması dikkate alınarak açıklanabilir. Lif büyümesi ve lif kırılmasının birleşiminden kaynaklanan üstel büyüme oranı için matematiksel bir çözüm bulundu. Üstel büyüme oranı büyük ölçüde PrPC konsantrasyonunun kareköküne bağlıdır. Inkubasyon süresi üstel büyüme oranı tarafından belirlenir ve transjenik farelerdeki prion hastalıkları üzerindeki in vivo veriler bu tahmine uymaktadır. Aynı karekök bağımlılığı, çeşitli farklı amiloid proteinlere sahip deneylerde in vitro olarak da gözlenmiştir.
Prion çoğalması mekanizması ilaç tasarımı için sonuçlar doğurur. Prion hastalıklarının inkübasyon süresi çok uzun olduğundan, etkili bir ilaç tüm prionları ortadan kaldırmak zorunda değildir, ancak yalnızca üstel büyüme hızını yavaşlatmalıdır. Modeller, en düşük olası dozda ilaç kullanarak bunu başarmak için en etkili yolun lif uçlarına bağlanarak daha fazla büyümeye engel olacak bir ilaç bulma olduğunu öngörmektedir. Dartmouth College'deki araştırmacılar, yüksek seviyede özgül bulaşıcılığa sahip PrPSc moleküllerinin oluşması için, fosfolipid molekülü (örn. fosfatidiletanolamin) ve polianyonlar (örn. tek zincirli RNA molekülleri) gibi endogen konak kofaktör moleküllerinin gerekli olduğunu keşfetti; protein-sadece PrPSc moleküllerinin önemli seviyelerde biyolojik bulaşıcılığa sahip olmadığı görülmektedir.
Bulaşan spongiform ensefalopatiler
Prionların neden olduğu hastalıklar, etkilenen hayvan, hastalık Koyundan, keçiden Scrapie Sığırdan Bovin spongiform ensefalopati Devedən Deve spongiform ensefalopatisi (CSE) Su samurundan Bulaşıcı su samuru ensefalopatisi (TME) Beyaz kuyruklu geyik, geyik, eşek geyiği, geyik Kronik tüketim hastalığı (CWD) Kediden Kedilerde spongiform ensefalopati (FSE) Nyala, Oryx, Büyük Kudu Egzotik toynaklı hayvan ensefalopatisi (EUE) Devekuşu Spongiform ensefalopati (bulaşıcı olup olmadığı bilinmiyor) İnsandan Creutzfeldt-Jakob hastalığı (CJD) İatrogenik Creutzfeldt-Jakob hastalığı (iCJD) Varyant Creutzfeldt-Jakob hastalığı (vCJD) Ailevi Creutzfeldt-Jakob hastalığı (fCJD) Spontan Creutzfeldt-Jakob hastalığı (sCJD) Gerstmann-Sträussler-Scheinker sendromu (GSS) Ölümcül uykusuzluk (FFI) Kuru Ailevi spongiform ensefalopati Değişken proteaz duyarlı prion hastalığı (VPSPr)
Prionlar, merkezi sinir sisteminin dışarısında amiloid olarak bilinen plaklar oluşturarak sinir sisteminde agrege olarak nörodejeneratif hastalığa neden olur; bu, nöronlardaki vakuol oluşumu nedeniyle dokunun yapısında "deliler" oluşturmasına neden olur. Diğer histolojik değişiklikler astroglioz ve iltihaplanma reaksiyonunun yokluğunu içerir. Prion hastalıklarının inkübasyon süresi nispeten uzundur (5 ila 20 yıl) ve semptomlar ortaya çıktığında hastalık hızla ilerleyerek beyin hasarı ve ölüme neden olur. Nörodejeneratif semptomlar arasında sara, demans, ataksi (denge ve koordinasyon bozukluğu) ve davranışsal veya kişilik değişiklikleri olabilir.
Çeşitli memeli türleri, prion proteininin (PrP) tüm memelilerde çok benzer olması nedeniyle prion hastalıklarından etkilenebilir. Farklı türler arasında PrP'deki küçük farklılıklar nedeniyle, bir prion hastalığının bir türdən diğerine bulaşması alışılmadık bir durumdur. Bununla birlikte, insan prion hastalığı olan varyant Creutzfeldt-Jakob hastalığı, genellikle sığırlarda bovin spongiform ensefalopatiye neden olan ve enfekte et ile bulaşan bir priondan kaynaklandığı düşünülmektedir.
Bilinen tüm prion hastalıkları tedavi edilemez ve ölümcüldür. 2015 yılına kadar tüm bilinen memeli prion hastalıkları prion proteininden (PrP) kaynaklandığı kabul edildi; 2015 yılında, multisistem atrofisinin bulaşıcı olduğu ve yanlış katlanmış bir protein olan alfa-sinükleinin yeni bir prion tarafından neden olduğu varsayıldı. Prion proteininin doğal, düzgün katlanmış formu PrPC (Ortak veya Hücresel için), hastalıkla ilişkili, yanlış katlanmış formu ise bir prion ve nörodejenerasyona ilk bağlantılı hastalıklardan birinin adı olan Scrapie için PrPSc olarak adlandırılır. Prionun kesin yapısı bilinmemektedir, ancak PrPC, homopolimerik poliadenilik asit ve lipidler, önceden mevcut bulaşıcı prionların yokluğunda bile bir protein katlanma döngüsel amplifikasyonu (PMCA) reaksiyonunda bir araya gelerek kendiliğinden oluşturulabilir. Bu sonuç, prion çoğalmasının genetik bilgi gerektirmediği konusunda başka bir kanıt sağlıyor.
Bulaşma
Prion hastalıklarının üç farklı yolla ortaya çıkabileceği kabul edilmiştir: kazanılmış, ailesel veya kendiliğinden ortaya çıkan. Genellikle hastalıklı formun, yapısını yeniden düzenlemek için doğrudan normal formla etkileşime girdiği varsayılır. "Protein X" hipotezi, henüz tanımlanmamış bir hücresel protein (Protein X)'nin PrPC'nin PrPSc'ye dönüşümünü, iki molekülü bir komplekse getirecek bir şekilde etkinleştirebileceği fikridir.
Hayvanlarda enfeksiyonun temel yolu yutma yoluyla gerçekleşir. Prionların, ölü hayvanların kalıntıları ve idrar, tükürük ve diğer vücut sıvıları yoluyla çevreye salınabileceği düşünülmektedir. Daha sonra toprağa bağlanarak ve diğer minerallere bağlanarak toprağın içinde kalabilirler.
California Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi, gübredeki prionlardan bulaşma teorisine dair kanıtlar sağladı. Gübre, birçok su rezervuarının çevresinde ve birçok mahsul alanında mevcut olduğundan, yaygın bir bulaşma olasılığını ortaya koymaktadır. Başlangıçta 2011 Ocak ayında araştırmacıların, laboratuvar farelerinde scrapie enfeksiyonuna odaklanan bir hayvan deneyi çalışmasında aerosol parçacıklar yoluyla hava yoluyla prionların yayıldığını keşfettikleri bildirilmiş olsa da, bu rapor 2024'te geri çekildi. Kısırlık tedavisi için uygulanan idrar kökenli insan menopoz gonadotropininde prionların iletilebileceği fikrini destekleyen ön kanıtlar 2011'de yayınlandı.
Genetik Yatkınlık
Çoğu insan prion hastalığı, spontan Creutzfeldt-Jakob hastalığı (sCJD) olarak sınıflandırılır. Genetik araştırmalar, sCJD'ye karşı yatkınlık arasında, prion proteinini (PrP) kodlayan PRNP genindeki kodon 129'daki bir polimorfizmin ilişkisini ortaya çıkarmıştır. Bu konumda homozigot metiyonin/metiyonin (MM) genotip, heterozigot metiyonin/valin (MV) genotipe kıyasla sCJD geliştirme riskini önemli ölçüde artırdığı gösterilmiştir. Çoklu çalışma analizleri, MM genotipe sahip bireylerin MV genotipe sahip bireylere kıyasla yaklaşık beş kat daha fazla sCJD geliştirme olasılığına sahip olduğunu gösterdi.
Bitkilerde prionlar
2015 yılında, Houston'daki Teksas Sağlık Bilimleri Merkezi'ndeki araştırmacılar bitkilerin prion taşıyıcı olabileceğini keşfetti. Kronik tüketim hastalığı (CWD) ile ölen bir geyiğin gömülü olduğu yerde yetişen otları farelere yedirdiklerinde, farelerin CWD ile hastalandıkları ortaya çıktı. Bu, prionların bitkilere bağlanıp ardından onları yaprak ve gövde yapısına aldığını ve daha sonra otçullar tarafından yenilerek döngünün tamamlandığını düşündürüyor. Bu nedenle, çevrede giderek artan bir prion sayısı olması muhtemeldir.
Sterilizasyon
Nükleik asit içeren bulaşıcı parçacıklar, devam eden çoğalmalarını yönlendirmek için ona bağlıdır. Bununla birlikte, prionlar normal protein versiyonları üzerindeki etkileriyle bulaşıcıdır. Prionları sterilize etmek, normal proteinlerin anormal katlanmasını indükleyemeyen bir duruma kadar proteinin denatürasyonunu gerektirir. Genel olarak, prionlar proteazlara, ısıya, iyonlaştırıcı radyasyona ve formaldehit tedavilerine karşı oldukça dirençlidir, ancak bu tedavilerle bulaşıcılıkları azaltılabilir. Etkili prion dekontaminasyonu, protein hidrolizine veya protein tersiyer yapısının azaltılmasına veya yok edilmesine dayanır. Örnekler arasında sodyum hipoklorit, sodyum hidroksit ve LpH gibi güçlü asidik deterjanlar yer alır.
Dünya Sağlık Örgütü, tüm ısıya dayanıklı cerrahi aletlerin prionlarla kontamine olmamasını sağlamak için aşağıdaki üç prosedürden herhangi birini önermektedir:
1N sodyum hidroksitte 30 dakika boyunca 121 °C'de yerçekimi yer değiştirmeli otoklavda daldırın; temizleyin; suda durulayın ve daha sonra rutin sterilizasyon işlemlerini gerçekleştirin.
1 saat boyunca 20.000 parça/milyon mevcut klor içeren 1N sodyum hipokloritte daldırın; aletleri suya aktarın; 1 saat boyunca 121 °C'de yerçekimi yer değiştirmeli otoklavda ısıtın; temizleyin ve ardından rutin sterilizasyon işlemlerini gerçekleştirin.
1 saat boyunca 1N sodyum hidroksit veya sodyum hipokloritte (20.000 parça/milyon mevcut klor) daldırın; çıkarın ve suda durulayın, sonra açık bir tavaya aktarın ve 1 saat boyunca yerçekimi yer değiştirmesiyle (121 °C) veya gözenekli yükleme (134 °C) otoklavda ısıtın; temizleyin ve sonra rutin sterilizasyon işlemlerini gerçekleştirin.
18 dakika boyunca 134 °C (273 °F) basınçlı buhar otoklavında hastalığın ajanının devre dışı bırakılması için biraz etkili olduğu görülmüştür. Ozon sterilizasyonu, prion denatürasyonu ve devre dışı bırakma için olası bir yöntem olarak araştırılmıştır. Geliştirilen diğer yaklaşımlar arasında tiyosemikarbazit-üre tedavisi, guanidin klorür tedavisi ve ısıya dayanıklı subtilisin ile ısı ve deterjanın kombinasyonları yer alır. Çok sayıda dekontaminasyon reaktifi ticari olarak üretilmiştir ve yöntemler arasında etkililik açısından önemli farklılıklar bulunmaktadır. Bir malzemenin prionlarını sterilize etmek için yeterli bir yöntem diğerinde başarısız olabilir.
Tamamen denatüre olmuş bir prionun bulaşıcı duruma yeniden katlanması henüz elde edilememiştir; ancak, kısmen denatüre edilmiş prionlar belirli yapay koşullar altında yeniden katlanarak bulaşıcı duruma gelebilir.
Doğada bozulma direnci
Prionların bozulmaya karşı direnç gösterdiği ve yıllarca çevrede kalması ve proteazlar tarafından bozunması için çok fazla kanıt mevcuttur. Deneysel kanıtlar, serbest prionların zamanla bozunduğunu, toprakta bağlı prionların ise stabil veya artan seviyelerde kaldığını gösterir ve prionların çevrede muhtemelen biriktiğini düşündürür. ABD'li bilim insanlarının 2015'te yaptığı bir araştırma, tekrarlanan kurutma ve ıslatmanın toprak bağlı prionları daha az bulaşıcı hale getirebileceğini gösterdi, ancak bu toprak türüne bağlıydı.
Canlı varlıklar tarafından bozunma
Daha yeni çalışmalar, scrapie prionlarının enfekte hayvan hücresinin çeşitli hücresel mekanizmaları tarafından bozulabileceğini göstermektedir. Enfekte bir hücrede, ekstrasellüler lizosomal PrPSc birikmez ve endosom aracılığıyla lizozom tarafından hızla temizlenir. İntrasitoplazmik kısım daha zor temizlenir ve birikir. Ubiquitin proteaz sistemi, yeterince küçük agregatları parçalamak için uygun görünmektedir. Otoktomi, PrPSc'yi ER lümeninden alarak ve parçalamak için daha büyük bir rol oynar. Tüm bu mekanizmalar, hücrenin yanlış katlanmış proteinlerden aşırı yüklenerek ölmesini geciktirmeyi sağlar. Otoktomiyi engellemek prion birikmesini hızlandırırken, otoktomiyi teşvik etmek prion temizlenmesini destekler. Bazı otoktomi teşvik eden bileşikler, hastalığın başlangıcı ve ölümünü geciktirerek hayvan modellerinde umut verici sonuçlar gösterdi.
Ayrıca, B. licheniformis'ten keratinaz, Streptomyces sp'den alkali serin proteaz, Aeropyrum pernix'ten subtilisin benzeri pernisin, Nocardiopsis sp'den alkali proteaz, B. subtilis'ten nattokinaz, B. lentus'tan mühendisleştirilmiş subtilisinler ve üç liken türünden serin proteaz, PrPSc'nin parçalandığını göstermiştir.
Mantarlar
Prion benzeri davranış gösteren proteinler de bazı mantarlarda bulunur ve memeli prionlarını anlamak için faydalı olmuştur. Mantar prionları, konakçılarında her zaman hastalığa neden olmaz. Mayalarda, prion konfigürasyonuna protein yeniden katlanması, Hsp104 gibi şaperon proteinleri tarafından desteklenir. Bilinen tüm prionlar, proteinin sıkıca paketlenmiş beta tabakalarından oluşan bir agregada polimerize olduğu amiloid bir kıvrım oluşumunu indükler. Amiloid agregatları, uçlarından büyüyen liflerdir ve kırılma dört büyüyen uca iki büyüyen uca neden olduğunda çoğalırlar. Prion hastalıklarının inkübasyon süresi, doğrusal büyüme ve agregatların kırılması arasındaki bir dengenin olduğu prion çoğalmasıyla ilişkili üstel büyüme oranı tarafından belirlenir.
Reed Wickner, 1990'ların başında mayada, şablonlanmış yapısal değişiklik gösteren mantar proteinleri keşfetti. Memeli prionlara mekanizmalarındaki benzerlik nedeniyle, bunlara maya prionları dendi. Bundan sonra, Podospora anserina mantarında da bir prion bulundu. Bu prionlar PrP'ye benzer şekilde davranır, ancak genel olarak konakçılara toksik değildir. Susan Lindquist'in Beyaz Etiket Enstitüsü'ndeki ekibi, bazı mantar prionlarının herhangi bir hastalık durumuyla ilişkili olmadığını, ancak yararlı bir role sahip olabileceğini öne sürdü; ancak NIH'deki araştırmacılar, mantar prionlarının bir hastalık durumu olarak düşünülebileceğini de savundu. Mantar proteinlerinin, çeşitli ortamlara uyum sağlamalarını destekleyen spesifik faydalı fonksiyonlar geliştirdiğine dair kanıtlar vardır. Dahası, mayalarda prionlar, hiçbir genom değişikliğe uğramadan özellikleri yavruya aktaran epigenetik miras vektörleri olarak işlev görebilir.
Mantar prionları, prion durumuna sahip hücrelerden saflaştırılmış proteinin in vitro olarak normal protein formunu yanlış katlanmış forma dönüştürmesi ve bu sırada prion durumunun farklı türleri ile ilgili bilgileri koruması nedeniyle protein-sadece kavramına güçlü bir destek sağlamıştır. Ayrıca, priona dönüşümü teşvik eden bir protein bölgesi olan prion alanları hakkında da bilgi vermiştir. Mantar prionları, tüm prionlara uygulanabilecek dönüşüm mekanizmaları önermiş olsa da, çoğalma için gerekli kofaktörün yokluğunda mantar prionları bulaşıcı memeli prionlarından farklı görünmektedir. Karakteristik prion alanları türler arasında değişebilir. Örneğin, karakteristik mantar prion alanları memeli prionlarında bulunmaz.
Mantar prionları Protein Doğal ev sahibi Normal işlev Prion durumu Prion fenotipi Tespit yılı Ure2p Saccharomyces cerevisiae Azot katabolit inhibitörü [URE3] Zayıf azot kaynaklarında büyüme 1994 Sup35p S. cerevisiae Çeviri durdurma faktörü [PSI+] Anlamsız baskılamanın artması 1994 HET-S Podospora anserina Heterokaryon uyumsuzluğu düzenler [Het-s] Uyumsuz türler arasındaki heterokaryon oluşumu Rnq1p S. cerevisiae Protein şablon faktörü [RNQ+], [PIN+] Diğer prionların agregasyonunu teşvik eder Swi1 S. cerevisiae Kromatin yeniden modelleme [SWI+] Bazı karbon kaynakları üzerinde zayıf büyüme 2008 Cyc8 S. cerevisiae Transkripsiyonel inhibitör [OCT+] Çoklu genlerin transkripsiyonel baskılanması 2009 Mot3 S. cerevisiae Nükleer transkripsiyon faktörü [MOT3+] Anaerobik genlerin transkripsiyonel baskılanması 2009 Sfp1 S. cerevisiae Tahmini transkripsiyon faktörü [ISP+] Ters baskılama 2010 [çelişkili]
Tedaviler
Prion hastalıkları için etkili tedavi yoktur. İnsanlardaki klinik çalışmalar başarıya ulaşmamıştır ve prion hastalıklarının nadirliği nedeniyle engellenmiştir. Laboratuvarda bazı potansiyel tedaviler umut verici sonuçlar göstermiş olsa da, hastalık başladığında hiçbiri etkili olmamıştır.
Diğer hastalıklarda
Çeşitli memeli proteinlerinde prion benzeri alanlar bulundu. Bu proteinlerden bazıları, amiyotrofik lateral skleroz (ALS), ubiquitin pozitif enkülasyonlarla frontotemporal lobar dejenerasyon (FTLD-U), Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve Huntington hastalığı gibi yaşla ilişkili nörodejeneratif bozuklukların oluşumunda yer almıştır. Ayrıca, tüberküloz, Crohn hastalığı, romatoid artrit ve HIV/AIDS gibi iltihaplı ve bulaşıcı hastalıklara sahip insanlarda ve hayvanlarda gelişen AA amiloidozu gibi bazı sistemik amiloidoz biçimleriyle de ilişkilidir. AA amiloidozu gibi prion hastalığı da bulaşıcı olabilir. Bu, aksi takdirde zararsız proteinlerin bir dizi yanlış katlanmış çekirdek proteini tarafından patojenik bir forma dönüştürülebileceği 'prion paradigması' fikrini ortaya çıkarmıştır.
Prion benzeri bir alan tanımlaması, mantar prionlarının çalışmasından kaynaklanmaktadır. Mayada, prionogenik proteinler, hem öz-şablonlama hem de protein agregasyonu için gerekli ve yeterli olan taşınabilir bir prion alanına sahiptir. Bu, prion benzeri bir proteine bilinen bir prion gibi toplayarak prion alanını bir haberci proteine bağlayarak gösterilmiştir. Benzer şekilde, mantar prion proteininden prion alanının çıkarılması, prion oluşumunu engellemektedir. Prion davranışının bu modüler görüşü, PrP'ye ek olarak, hayvan proteinlerinde benzer prion alanlarının varlığı hipotezi ortaya çıkmıştır. Bu mantar prion alanlarının birkaç karakteristik dizi özelliği vardır. Genellikle asparajin, glutamin, tirozin ve glisin kalıntılarında zenginleştirilmişlerdir, asparajin önyargısının prionların agregatif özelliği için özellikle uygun olduğu görülmektedir. Tarihsel olarak, prion oluşumu dizi bağımsız ve sadece nispi kalıntı içeriğine bağımlı olarak kabul edilmiştir. Ancak, prolinlerin ve yüklü kalıntıların boşluklarının amiloid oluşumunda kritik olduğu gösterilerek bu yanlıştır.
Biyoinformatik taramalar, 250'den fazla insan proteininin prion benzeri alanlar (PrLD) içerdiğini öngörmüştür. Bu alanların, PrP ve bilinen mantar proteinlerinin aynı bulaşıcı amiloidogenik özelliklerine sahip olduğu varsayılmaktadır. Mayada olduğu gibi, gen ekspresyonu ve RNA bağlanmasıyla ilgili proteinler, diğer protein sınıflarına kıyasla PrLD'lerde özellikle zengin görünmektedir. Özellikle, bilinen 210 proteinin 29'unda bir RNA tanıma motifi ve ayrıca olası bir prion alanı bulunmaktadır. Bu RNA bağlayıcı proteinlerden birkaçı, ALS, FTLD-U, Alzheimer hastalığı ve Huntington hastalığı vakalarında bağımsız olarak patojenik olarak tespit edilmiştir.
Nörodejeneratif hastalıktaki rol
Prionların ve prion benzeri alanlara sahip proteinlerin patojenitesi, öz-şablonlama yeteneklerinden ve sonuçta ortaya çıkan amiloid liflerinin üstel büyümesinden kaynaklandığı varsayılmaktadır. Dejeneratif hastalıklara sahip hastalarda amiloid liflerinin varlığı iyi belgelenmiştir. Bu amiloid lifleri, kendi kendilerini çoğaltan ve son derece kararlı, işlevsiz agregatlar oluşturan patojenik proteinler sonucu olarak kabul edilir. Bu, amiloid ve dejeneratif hastalıklar arasında neden-sonuç ilişkisi anlamına gelmese de, bazı amiloid formlarının toksisitesi ve dejeneratif bozuklukların ailesel vakalarında amiloidin aşırı üretimi, amiloid oluşumunun genel olarak toksik olduğu fikrini destekler.
Özellikle, bir RNA bağlayıcı proteini olan TDP-43'ün agregasyonu ALS/MND hastalarında bulundu ve bu proteinleri kodlayan genlerdeki mutasyonlar, ALS/MND'nin ailesel vakalarında tespit edildi. Bu mutasyonlar, proteinleri prion benzeri bir konformasyona yanlış katlanmaya teşvik etmektedir. Yanlış katlanmış TDP-43 formu, etkilenen nöronlarda sitoplazmik enkülasyonlar oluşturur ve çekirdekte tükenir. ALS/