Prion: karakteristik, struktur, fungsi, penyakit

prion adalah protein tanpa genom asam nukleat atau yang bertindak sebagai agen infeksi. Istilah “prion” berarti partikel infeksius berprotein (dari bahasa Inggris Proteinaceous Infectious Particles), dan diciptakan oleh ahli saraf dan pemenang Hadiah Nobel, Stanley B. Prusiner.

Pada tahun 1982, Prusiner dan rekan-rekannya mengidentifikasi partikel protein menular, sambil mempelajari penyebab penyakit Creutzfeldt-Jakob (pada manusia) dan ensefalopati spongiform sapi.

Residu protein prion sapi. Diambil dan diedit dari: 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. dan RCSB [Domain Domain Publik], melalui Wikimedia Commons

Agen infeksius langka ini ditemukan di membran sel normal, hanya sebagai protein yang salah lipatan dan / atau dengan struktur tiga dimensi yang abnormal. Protein ini bertanggung jawab atas beberapa penyakit degeneratif dan kematian yang sangat tinggi yang mempengaruhi jaringan saraf dan struktur otak.

Mereka juga disebut penyakit prion. Di antara yang paling penting yang mempengaruhi manusia adalah kuru, penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker, sindrom Creutzfeldt-Jakob dan insomnia keluarga yang fatal.

Indeks artikel

Karakteristik umum

Prion adalah struktur protein yang ada pada membran sel. Protein ini memiliki bentuk atau konformasi yang berubah [PrP (Sc)].

Berkenaan dengan penggandaannya, itu dicapai melalui konversi bentuk, seperti dalam kasus penyakit scrapie. Pada penyakit ini, prion merekrut PrP (C) (protein prion dengan konformasi yang tidak berubah) untuk merangsang konversi ke isoform PrP (Sc).

Ini menghasilkan reaksi berantai yang menyebarkan bahan infeksius dan oleh karena itu memungkinkan irigasi penyakit. Bagaimana proses konversi ini terjadi masih belum diketahui.

Protein yang tidak biasa ini mampu berkembang biak, tidak memiliki asam nukleat. Buktinya adalah bahwa mereka tahan terhadap sinar-X dan radiasi ultraviolet. Agen ini dengan mudah memecah asam nukleat.

Protein prion, yang terdiri dari prion (PrP), ditemukan di seluruh tubuh, tidak hanya pada manusia tetapi juga pada vertebrata sehat lainnya . Protein ini umumnya resisten terhadap protease (enzim yang mengkatalisis protein).

Sangat sedikit yang diketahui tentang kegunaan protein prion PrP (C), bentuk normal dari protein non-infeksi dalam tubuh manusia.

Namun, beberapa peneliti telah berhasil menunjukkan bahwa, pada tikus, protein ini mengaktifkan perbaikan mielin di sel-sel sistem saraf perifer . Tidak adanya ini juga telah terbukti menyebabkan demielinasi sel saraf tersebut.

Struktur

Pengetahuan yang dimiliki tentang struktur prion terutama terletak pada penelitian yang dilakukan pada bakteri Escherichia coli .

Penelitian telah menunjukkan bahwa polipeptida dalam rantai PrP (C) (normal) dan PrP (Sc) (menular) identik dalam komposisi asam amino, tetapi berbeda dalam konformasi 3D dan lipatannya.

PrP (C)

Prion tidak menular ini memiliki 209 asam amino pada manusia. Mereka memiliki ikatan disulfida. Strukturnya adalah alfa-heliks, yang berarti memiliki asam amino berbentuk spiral (alfa heliks) dan beberapa untaian datar asam amino (lembaran beta).

Protein ini tidak dapat dipisahkan dengan sentrifugasi, yang berarti tidak dapat diendapkan. Ini mudah dicerna oleh protease serin spektrum luas yang disebut proteinase K.

PrP (Sc)

Ini adalah protein menular yang mengubah PrP (C) menjadi isoform PrP (Sc) menular dengan konfigurasi atau bentuk abnormal.

Sangat sedikit yang diketahui tentang struktur 3D-nya, namun diketahui bahwa ia memiliki beberapa bentuk heliks dan untaian atau lembaran beta yang lebih datar. Pergeseran ke isoform inilah yang dikenal sebagai peristiwa penting penyakit prion.

Fitur

Protein prion seluler [Prp (C)] terletak di permukaan sel berbagai organ dan jaringan. Sangat sedikit yang diketahui tentang fungsi fisiologis prion dalam tubuh. Meski begitu, percobaan yang dilakukan pada tikus menunjukkan fungsi yang mungkin, seperti:

Dengan reseptor glutamat metabotropik

PrP (C) telah terbukti bekerja dengan reseptor glutamat (ionotropik dan metabotropik). PrP (C) berpartisipasi sebagai reseptor untuk oligomer sinaptotoksik dari peptida permukaan sel Aβ.

Dalam perkembangan embrio

Pada tikus dari keluarga Murinae, protein prion PrP (C) telah ditemukan diekspresikan dalam beberapa hari setelah implantasi, dalam perkembangan embrio.

Hal ini menunjukkan bahwa mereka berperan selama perkembangan mamalia kecil tersebut. Peran yang menurut peneliti berkaitan dengan regulasi neuritogenesis (produksi akson dan dendrit neuron).

Mereka juga bertindak pada pertumbuhan aksonal. Protein prion ini bahkan terlibat dalam pengembangan sirkuit serebelar. Karena itu, diyakini bahwa tidak adanya prion PrP (C) ini menyebabkan keterlambatan perkembangan motorik hewan pengerat.

pelindung saraf

Dalam studi tentang ekspresi berlebihan PrP (C) oleh orientasi gen, ditemukan bahwa tidak adanya prion ini menyebabkan masalah dengan suplai darah ke beberapa tempat di otak (iskemia serebral akut).

Ini berarti protein prion berfungsi sebagai pelindung saraf. Selain itu, telah ditunjukkan bahwa ekspresi berlebih PrP (C) dapat mengurangi atau memperbaiki cedera yang disebabkan oleh iskemia.

Sistem saraf perifer

Peran fisiologis Prp (C) dalam pemeliharaan mielin perifer baru-baru ini ditemukan.

Selama penelitian laboratorium ditemukan bahwa tanpa adanya protein prion, tikus laboratorium mengalami defisiensi pada saraf yang membawa informasi dari otak dan sumsum tulang belakang, yang disebut neuropati perifer.

Kematian sel

Ada beberapa protein yang mirip dengan prion, dan ini terletak di bagian tubuh lain selain otak.

Fungsi protein tersebut adalah untuk memulai, mengatur dan/atau mengontrol kematian sel, ketika organisme diserang (misalnya oleh viron), sehingga mencegah penyebaran patogen.

Fungsi aneh dari protein ini membuat para peneliti berpikir tentang kemungkinan pentingnya prion tidak menular dalam perang melawan patogen.

Ingatan jangka panjang

Sebuah penelitian yang dilakukan di Stowers Institute di Missouri, AS, menunjukkan bahwa prion PrP mungkin memiliki peran dalam mempertahankan memori jangka panjang .

Studi tersebut mengungkapkan bahwa protein prion tertentu dapat dikontrol untuk bekerja dalam menjaga fungsi fisiologis memori jangka panjang.

Pembaruan sel induk

Penyelidikan terhadap protein prion yang diekspresikan dalam sel punca jaringan darah, mengungkapkan bahwa semua sel punca ini (hematopoietik) mengekspresikan protein prion dalam membran selnya. Jadi diyakini bahwa mereka berpartisipasi dalam proses pembaruan sel yang kompleks dan sangat penting.

Penyakit prion

Patologi asal prion diakui sebagai gangguan otak degeneratif progresif. Mereka bisa menyerang sapi, rusa, karibu, domba, bahkan manusia.

Penyakit ini disebabkan oleh perubahan struktur protein PrP (C) dan yang fungsi spesifiknya masih belum pasti sampai sekarang. Patologi prion dapat muncul tanpa diketahui penyebabnya. Mereka dapat memiliki asal genetik yang diturunkan dan juga dapat ditularkan dengan cara yang menular.

Prion menyebabkan penyakit familial, sporadis, dan menular. Penyakit prion familial adalah penyakit yang diturunkan. Patologi sporadis adalah yang paling umum dan terjadi tanpa penyebab yang diketahui.

Penyakit menular dianggap langka, mereka ditularkan dari orang ke orang, hewan ke hewan, orang ke hewan dan sebaliknya. Penyebabnya beragam dan beragam mulai dari konsumsi daging yang terkontaminasi, kanibalisme, transfusi, hingga penanganan peralatan bedah yang terkontaminasi.

Penyakit prion yang paling umum adalah:

Penyakit Creutzfeldt-Jakob (CJD)

Dianggap sebagai penyakit prion yang paling umum di antara manusia, itu adalah penyakit kosmopolitan, yaitu memiliki distribusi di seluruh dunia. Ini bisa turun temurun (familial), sporadis, atau menular.

Pasien datang dengan gejala seperti demensia, tersentak atau gerakan tak sadar tiba-tiba, dan kekurangan pada sistem saraf pusat .

Tergantung pada pengobatan dan bentuk penyakitnya, kematian dapat terjadi antara 4 bulan sampai 2 tahun setelah penyakit tersebut didapat. Diagnosis sulit dibuat, biasanya dibuat post- mortem, selama otopsi.

Fotomikrograf cahaya jaringan otak mengungkapkan adanya plak amiloid khas yang ditemukan dalam kasus varian penyakit Creutzfeldt-Jakob. Diambil dan diedit dari: Penyedia Konten: CDC / Teresa Hammett Kredit Foto: Sherif Zaki; dokter; PhD; Wun-Ju Shieh; dokter; PhD; MPH [Domain publik], melalui Wikimedia Commons

Penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker

Ini adalah penyakit yang disebabkan oleh prion dalam proses infeksi otak yang diturunkan atau autosomal dominan. Penyakit ini memanifestasikan dirinya pada orang berusia 40 hingga 60 tahun.

Orang-orang ini menunjukkan masalah untuk mengartikulasikan kata-kata (disartria), tersentak atau gerakan tiba-tiba yang tidak disengaja, agresivitas yang sering terjadi.

Mereka hadir dengan degenerasi serebelar disertai dengan gaya berjalan yang tidak stabil. Dimungkinkan juga untuk mengamati hiporefleksia, tuli, kelumpuhan pandangan, demensia, di antara gejala lainnya. Harapan hidup adalah sekitar 5 tahun atau sedikit lebih lama.

Prionopati dengan sensitivitas protease yang bervariasi

Ini adalah penyakit yang sangat langka, sampai-sampai kisaran kejadiannya adalah 2 hingga 3 kasus per 100 juta penduduk. Patologinya mirip dengan penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

Manifestasi klinis protein menunjukkan resistensi yang rendah terhadap protease, beberapa lebih dan yang lain kurang sensitif terhadap enzim ini.

Gejala yang dialami pasien adalah: gangguan bicara dan kognitif, hilangnya neuron di area otak yang mengontrol gerakan dan melakukan koordinasi otot.

Penyakit ini sering terjadi pada pasien usia lanjut (70 tahun) dan perkiraan waktu hidup setelah terinfeksi adalah sekitar 20 bulan.

Insomnia yang fatal

Ini adalah penyakit keturunan atau keluarga, juga dapat muncul secara sporadis. Penyakit ini diketahui disebabkan oleh mutasi herediter atau autosomal dominan.

Pasien menunjukkan gejala seperti masalah kumulatif tidur dan mempertahankan tidur, demensia, gangguan kognitif, bahkan masalah hipertensi, takikardia, hiperhidrosis, dan lain-lain.

Usia yang terkena cukup luas, berkisar antara 23 dan 73 tahun, namun rata-rata usianya adalah 40 tahun. Rentang hidup setelah terinfeksi hanya lebih dari 6 tahun.

kuru

Penyakit prion ini baru terdeteksi pada penduduk Papua Nugini. Ini adalah penyakit yang berhubungan dengan kanibalisme dan tradisi budaya ritus berkabung orang mati, di mana orang-orang ini memakan otak atau daging manusia.

Orang dengan penyakit ini umumnya memiliki gerakan yang tidak terkendali dan tidak disengaja di berbagai bagian tubuh.

Mereka menyajikan tremor, kehilangan kontrol gerakan dan kehilangan koordinasi otot. Harapan hidup pada orang yang terinfeksi adalah dua tahun.

Penyakit pada hewan

Di antara patologi yang dihasilkan oleh prion pada hewan adalah ensefalopati spongiform sapi. Penyakit ini menyebabkan kekacauan di Eropa, kesehatan masyarakat, hewan dan ekonomi negara-negara yang terkena dampak.

Penyakit lain pada hewan termasuk scrapie, ensefalopati cerpelai menular, penyakit wasting kronis (pada rusa), dan ensefalopati spongiform kucing.

Penyakit-penyakit ini, seperti yang terjadi pada manusia, tidak memiliki pengobatan yang efektif, sehingga pencegahan sangat penting terutama setelah infeksi pada manusia yang terjadi akibat konsumsi daging dari sapi yang terinfeksi.

Perawatan

Sampai saat ini tidak ada obat yang diketahui untuk penyakit prion. Pengobatan bersifat simptomatik. Pasien disarankan untuk merencanakan perawatan paliatif, dan tes genetik serta konseling untuk anggota keluarga direkomendasikan.

Berbagai macam obat telah diuji pada pasien dengan penyakit prion, seperti antivirus, antitumor, obat untuk penyakit seperti Parkinson, pengobatan untuk imunosupresi, antibiotik, antijamur, bahkan antidepresan.

Namun, saat ini tidak ada bukti yang menunjukkan bahwa beberapa di antaranya mengurangi gejala atau meningkatkan kelangsungan hidup pasien.

Pencegahan

Prion tahan terhadap berbagai perubahan fisik dan kimia. Namun, teknik yang berbeda digunakan untuk menghindari kontaminasi pasien dengan instrumen bedah yang terkontaminasi.

Di antara teknik yang paling sering digunakan adalah mensterilkan peralatan dalam autoklaf pada 132 ° C selama satu jam dan kemudian merendam instrumen dalam natrium hidroksida setidaknya selama satu jam lagi.

Di sisi lain, organisasi kesehatan dunia (WHO) telah mengembangkan langkah-langkah untuk mencegah penyebaran penyakit prion. Organisasi ini menetapkan norma untuk penanganan jaringan yang dilarang atau berpotensi berisiko seperti: mata, otak, usus, amandel dan sumsum tulang belakang.

Referensi

  1. Prion, Agen Infeksi. Dipulihkan dari britannica.com.
  2. Apa itu Prion? Dipulihkan dari scientificamerican.com.
  3. PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prion – Partikel Infeksi Berprotein. Jurnal, Akademi Kedokteran Klinis India.
  4. Prion. Dipulihkan dari en.wikipedia.org
  5. KM Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, RJ Fletterick, FE Cohen (1993). Konversi alfa-heliks menjadi fitur lembar-beta dalam pembentukan protein scrapie prion. Prosiding National Academy of Sciences Amerika Serikat.
  6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Fungsi biologis protein prion seluler: pembaruan. Biologi BCM.
  7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Protein prion diekspresikan pada sel induk hematopoietik repopulasi jangka panjang dan penting untuk pembaruan diri mereka. Prosiding National Academy of Sciences Amerika Serikat.
  8. Review Penyakit Prion (Transmissible Spongiform Encephalopathies) Diperoleh dari msdmanuals.com.
  9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpati: ensefalopati prion. Obat keluarga. SEMERGEN.