프리온은 3 차원 모양을 변화시키는 단백질로 질병을 유발할 수 있습니다. 프리온은 뇌에서 발견되며 프로테아제에 내성이 있습니다. 프리온의 기능은 완전히 이해되지 않았지만, 세포 내 신호 전달 및 세포 접착에서 역할을하는 것으로 여겨진다. 프리온은 수용체를 통해 세포에 의해 채택되며 형성 과정은 완전히 이해되지 않습니다.
우리가 질병이나 원인을 생각할 때마다, 우리의 마음은 종종 박테리아와 바이러스와 같은 대답을 제시합니다. 그러나 핵산이나 세포 소기관이없는 특별한 오해가 있다고 말하면 어떻게 될까요? 실제로 유기체조차 아닙니다. 단일 생체 분자 - 단백질입니다! 수가 증가하고 질병을 유발할 수있는 단일 단백질 분자만을 상상해보십시오! 그러나 단백질은 어떻게 복제 할 수 있습니까? 특히 효소 나 세포 기계없이! 글쎄, 그것은 실제로 복제되지 않지만 숫자가 증가합니다! 미쳤어, 맞습니까?
이 미친 단백질을 prions, 이라고합니다 Stanley Prusiner 박사가 만든 용어. 그와 그의 팀은 단백질 자체를 격리했습니다. Prusiner 박사는 1997 년 Prions에 대한 연구로 Nobel Medicine 상을 수상했습니다. 몇 년 동안, 프리온스는 분리하기가 매우 어려웠 기 때문에 연구원들에게 미스터리에 부족한 것이 아닙니다. 그들의 기능은 여전히 현재까지 완전히 이해되지 않았습니다!
신체 주변, 특히 뇌에는 프리온이 존재합니다! 그렇다면 왜 같은 단백질이 문제를 일으키는가? 그들이 모두에게 존재한다면 왜 우리 모두가 부정적인 영향을받지 않습니까? 짧은 대답? 차이점은 그들의 구조입니다! 우리 몸의 프리온 단백질과 질병 유발 프리온 단백질은 구조 측면에서 다릅니다. 기능과 구조가 무엇인지 궁금하십니까? 간단히 살펴 보겠습니다.
단백질 구조
우리가 프리온으로 뛰어 들기 전에 단백질의 구조와 그 기능과 어떻게 관련되어 있는지 이해해야합니다. 단백질은 실제로 4 단계의 구조를 가지고 있습니다! 단백질은 아미노산의 줄로 만들어지며,이 사슬 (폴리펩티드라고도 함)은 그들의 1 차 구조를 형성한다. 이들 아미노산과 이들 사이의 수소 결합을 통한 상호 작용에 따라, 두 가지 유형의 2 차 구조, 즉 알파-헬릭스 및 베타 시트가 형성 될 수있다. 그런 다음이 구조는 3 차원 구조로 접습니다. 접는 것은 소수성 상호 작용에 의해 구동됩니다. 구조는 소금 교량 (수소 결합 및 이온 결합의 조합) 및 이황화 결합을 통해 그대로 유지된다. 마지막으로, 다수의 서브 유닛이 모여 4 차 구조를 형성한다. 이 구조는 단일 단위 역할을하며 다양한 기능을 수행합니다.
이것은 아미노산 서열이 기능성 단백질의 구조를 결정한다는 것을 의미한다. 다음은 구조와 기능의 연결입니다! 단백질은 표적에 무작위로 결합하지 않습니다. 그들은 작업을 계속하고 계속 작업하는 데 사용되는 특정 활성 사이트를 가지고 있습니다. 따라서 결국 구조가 변경되면 활성 사이트의 모양이 변경됩니다. 이것은 단백질이 그 일을 할 수 없다는 것을 막을 것입니다! 또한, 어떤 경우에는 구조의 변화가 기능을 변화시키고 특정 단백질에 대한 의도가 아닌 표적에 결합 할 수 있기 때문에 기능을 변화시킬 수 있습니다!
이제 프리온을 탐구 할 시간!
프리온 구조
우리 몸에서 발견되는 Prion 단백질 (PRP)과 질병을 유발하는 단백질은 구조적으로 다릅니다. 그들 중 일부는 심지어 프로테아제 (단백질을 분해하는 효소)에 내성이 있습니다. 우리는 두 이소 형을 모두 볼 것입니다.
- PRPC -이 단백질은 세포의 막에서 발견됩니다. 그들은 세포 내 신호 및 세포 부착에서 중요한 역할을하는 것으로 여겨진다. 그러나 기능과 관련된 문제가 해결되지 않았기 때문에 연구가 진행 중입니다.
- prpsc-이 질병을 일으키는 프리온은 프로테아제 내성입니다. 그것은 형태에 영향을 미쳐 PRPC를 변경합니다. 구조의 변화는 단백질과 상호 작용하고 상호 연결되는 방식을 변화시킵니다! 이 프리온의 3D 구조는 알려져 있지 않지만, 우리가 아는 것은 일반적인 알파-헬릭스 구조보다 더 많은 베타 시트를 가지고 있다는 것입니다. 이 prion은 또한 고도로 구조화 된 아밀로이드 섬유를 형성합니다. 섬유의 끝은 다른 자유 단백질이 부착하기위한 주형 역할을한다. 유사한 아미노산을 가진 유사한 프리온만이 결합 할 수 있습니다! 종 교차 결합은 매우 드물지만 가능합니다.
functions
프리온의 기능을 이해하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 우리의 기술 발전에도 불구하고, 우리는 신체에서 가지고있는 기능에 대한 명확한 증거를 얻지 못했습니다. 우리 과학자들이 취한 접근법은 마우스에서 유전자를 뿌려 변화를 찾는 것이 었습니다. 기본적으로 이것은 PRP를 제거하면 문제가 발생했는지 확인하는 것이 었습니까? 이러한 실험은 불분명 한 답변을 주었고 마우스는 약간의 이상 만 보여주었습니다.
2004 년 연구에 따르면 마우스에서 PRP 유전자의 부족은 해마의 장기 강화를 변화 시켰습니다. 또한, 또 다른 2006 년 기사에 따르면 줄기 세포에 대한 PRP 발현은 골수의 자기 재생에 필요하다는 것을 나타냅니다. PRP의 부족으로 인해 세포가 세포 고갈에 민감하게 만들었습니다.
프리온이 어떻게 감염되고 복제합니까?
프리온 감염과 복제 주제는 가장 논란의 여지가 있습니다. 생각하면 전사 또는 번역을 사용하지 않고 단백질 분자가 어떻게 수를 증가시킬 수 있습니까? 셀룰러 기계가 없으면 복제 작업을 불가능하게해야합니다. 그러나 프리온은 정확히 그렇게합니다!
기능과 마찬가지로 복제 메커니즘을 파악하는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 시험 관내 세포의 감염 어렵고 대부분 실패로 끝났습니다. 세포 PRP를 발현하는 대부분의 세포주 (실험에 사용)는 프리온 감염에 내성이 있습니다. 특정 세포주가 PRP 균주에 취약하더라도 다른 균주에 저항력이있을 가능성이 높습니다. 연구원들이 직면 한 또 다른 문제는 PRP (SC)를 설득력있게 탐지 할 수있는 항체의 부족입니다. 이러한 문제를 결합하여 프리온의 복제를 이해하기 어렵게 만들었습니다.
프리온 섭취
감염의 전체 과정을 이해하는 초기 단계는 세포가 프리온을 어떻게 채택하는지 아는 것입니다. 세포주에 의한 프리온의 수용 속도는 제제 (프리온 함유)가 어떻게 만들어 졌는지, 그리고 제제/화학 물질에 의해 치료되었는지에 따라 다릅니다. 많은 연구에 따르면 프리온에 내성이있는 것으로 알려진 균주가 PRP (SC)를 차지한 것으로 나타났습니다. 이로 인해 PRP (SC) 용 수용체는 내성 세포주에도 존재한다고 생각하게되었습니다! 세포로의 프리온 섭취에 영향을 미치는 것으로 나타난 수용체는 LRP/LR, HS 및 프로테오글리칸이다. LRP/LR 수용체가 결여 된 녹아웃 마우스가 사용될 때, 프리온 섭취의 감소가 관찰되었다. 이러한 테스트는 이러한 수용체가 핵심 부분을 수행한다는 사실을 확인했습니다.
프리온의 흡수를위한 또 다른 방법은 마크로 피노 사이토 시스이다. 거대 inocytosis 억제제를 사용하여 과정을 차단하고 다시 흡수 감소가 관찰 된 경우 시험이 수행되었다. 이것들은 흡수가 발생하는 알려진 방법 중 일부입니다.
프리온의 형성
형성 과정은 완전히 이해되지 않았지만, 연구원들은 그 형성에 영향을 미치는 다양한 요인을보고있어 형성에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 연구에 따르면 빠른 과정이며 몇 분에서 몇 시간 안에 시작됩니다. PRP (SC) 생산은 종종 일시적이었고 감염으로 끝나지 않았습니다. 프리온의 형성에 중요한 것 중 하나는 지질 뗏목입니다. 약물 필리핀에 의한 치료 후, 프리온의 형성이 중단되는 것으로 관찰되었다. 약물 필리핀은 콜레스테롤을 고갈시키고 지질 뗏목을 방해합니다.
PRP (SC)는 대부분 내부 측에서 볼 수 있으며, 1 분량의 양은 세포 표면에 있습니다. PRP (C)가 PRP (SC)로 변환하려면 원형질막으로 보내야합니다. PRP (C)의 제거시, PRP (SC) 축적이 세포에서 감소하고 다른 실험에서, PRP (SC) 형성을 방지함에 따라 세포막으로의 PRP (C)의 수송이 세포를 효과적으로 경화시키는 것으로 관찰되었다. GPI가없는 세포 (Glycosylphosphatidylinositol) 모이어 티조차도 세포에서 PRP (SC) 형성을 유지할 수 없었습니다.
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Prion Replication (사진 크레디트 :Joannamasel / Wikimedia Commons)
프리온은 세포에서 세포로 어떻게 퍼지는가?
프리온을 세포로 퍼뜨리는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 첫 번째 방법은 PRP (SC)가 세포 배양 배지로 방출되는 것이며, 두 번째 방법은 엑소 좀으로 방출하는 것입니다. Kanu와 동료들의 연구에 따르면 세포 대 세포 감염은 세포 근접 또는 직접 접촉에 의존하는 것으로 나타났습니다. 일부 연구에서, PRP (SC)는 배양으로 방출되었지만 인근 세포로의 전염이 바람직하다. 세포 간 감염의 정확한 방법은 잘 이해되지 않았지만 최근의 연구에 따르면 세포질 브리지가 관련되어 있다고합니다. 이 교량은 세포 간 통신에 도움이되는 액틴으로 형성된 터널링 튜브로 알려져 있습니다.
Prions Diseases
프리온 질병 (종합적으로 전염성 해면 뇌병증으로 알려짐)은 인간과 다른 동물 모두에게 영향을 줄 수있는 여러 조건을 포함합니다. 인간에게 영향을 미치는 가장 일반적으로 알려진 프리온 질환은 Creutzfeldt-Jakob 질병 (CJD)과 그 변화입니다. 다른 알려진 질병은 Scrapie (양)와 소성 뇌병증 (일반적으로 광우병으로 알려짐)입니다.
뇌 조직-변이 Creutzfeldt-Jakob 질병. (사진 크레디트 :Sherif Zaki; MD; PhD; Wun-Ju Shieh; MD; PhD; MPH / Wikimedia Commons)
프리온은 세포 외 공간에서 세포 외부를 축적하여 신경 퇴행성 손상을 유발합니다. 이것은 중추 신경계에서 발생합니다. 더욱이, 그들은 함께 모여 아밀로이드 섬유를 형성하는데, 이는 뉴런에 독성이 있고 죽음을 유발하여 조직에 구멍을 남기고 스펀지처럼 보입니다.
.연구에 따르면 우리 몸은 프리온을 저하시키는 두 가지 방법이 있음을 나타냅니다. 첫 번째는 리소좀 분해이고 두 번째는자가 포식입니다. 그렇다면 왜 프리온이 여전히 우리에게 영향을 미칩니 까? 프리온은 똑똑하고 전파 할 수 있도록 이러한 메커니즘을 꺼내기 때문입니다! 예를 들어, Rab7은 리소좀 성숙에 관여하는 단백질이지만, Rab7은 프리온 영향 세포에서 감소 된 수준으로 존재하는 것으로 관찰된다. Rab7 수준이 떨어지면 리소좀 성숙에 영향을 미칩니다. 이것은 프리온을 저하시키기 위해 더 적은 리소좀이 존재한다는 것을 의미합니다! 프리온은 또한자가 포식에 영향을 미쳐서 뉴런을 전진시키고 영향을 미치는 데 도움이됩니다. 이러한 효과는 차례로 우리의 세포에 영향을 미치고 프리온이 세포 사멸을 유발하는 데 도움이됩니다. 이 세포 사멸의 유도는 미토콘드리아 막의 탈분극을 초래하여 공정을 빠르게합니다!
대체로 프리온은 질병을 일으키는 가장 신비한 요원입니다. 아직 알려지지 않은 곳 (예 :기능, 병리 생리학 및 기타)이 있으므로 추가 연구가 파는 것이 무엇인지 알게되어 흥미로울 것입니다.
