Прионный ген

1.

L/O/G/O

2. Прионный ген

Современный этап в исследовании
молекулярных основ прионных
заболеваний человека и животных
связан с идентификацией гена,
кодирующего прионный белок.
Расшифровка аминокислотной
последовательности этого белка,
позволила выяснить структуру
кодирующей области соответствующего
гена. Этот ген, получивший название
PRNP.
PRNP ген,расположен на коротком
плече 20-й хромосомы.

3.

Выделение гена PRNP позволило
использовать для исследования
этиологии и патогенеза прионных
заболеваний весь арсенал современных
методов молекулярно-генетического
анализа. В настоящее время структура
белкаPrP и соответствующего гена
известна для многих организмов. Ген
PRNP оказался эволюционноконсервативным: он найден у многих
млекопитающих и птиц.При этом,
данный ген экспрессируется не только в
больных, но и в здоровом организме,где
возможно изменение темпов
экспресссии с возрастом. Наибольшее
количество иРНК PRNP
зарегистрировано в нейронах.

4. Генетическая предрасположенность

Примерно 10% всех прионных
заболеваний человека относятся к так
называемым семейным формам или
болезням с наследственной
предрасположенностью.
Идентификация прионного гена
позволила связать семейные формы
этих заболеваний с конкретными
мутациями в гене PRNP. Так,
например, мутация, вызывающая
замену пролина на лейцин в 102-м
положении PrP оказалась связана с
развитием синдрома ГерстманнаШтреусслера-Шейнкера. Интересно,
что эта мутация приводит к
заболеванию не только людей, но и
мышей. Мутация в 178-м кодоне
может быть связана как с развитием
болезни Крейтцфельдта-Якоба (БКЯ),
так и смертельной семейной
бессонницы.

5. Особенности передачи прионных болезней и устойчивость некоторых видов животных.

Важной особенностью прионов как
инфекционных агентов является
наличие межвидовых барьеров на пути
их передачи, хотя PrP лишь
незначительно отличается по
первичной структуре у разных видов
млекопитающих. В большинстве
случаев эти барьеры не абсолютны,
иными словами, они не препятствуют,
а лишь значительно затрудняют
передачу инфекции от особей одного
вида особям другого вида. Вместе с
тем известно исключение из этого
правила: у кроликов не удается
вызвать заболевание после заражения
их инфекционным прионным белком,
выделенным из мозга самых разных
животных. Так же подобная
устойчивость была выявлена у
обыкновенной собаки и лошади.

6.

Природа такой устойчивости до сих пор
оставалась абсолютной загадкой. Лишь
теперь, благодаря работе Австралийских
биологов мы можем кое-что об этом
рассказать.
Ученые проводили компьютерное
моделирование изменений
пространственной конформации прионов,
выделенных из этих животных, при
изменении температуры и рН. И пришли
к выводу, что прионы устойчивых видов
обладают менее гибкой структурой, которую
стабилизируют солевые мостики,
дополнительные связи. Они фиксируют
положение структурных доменов прионов
,«как туго натянутая тетива лука».
Этот вывод особенно интересен хотя бы тем,
что сразу дает медикам направление,
в котором можно вести создание
терапевтических решений: стабилизация
пространственной формы опасных для
человека (и других видов) прионов путем
создания в них дополнительных солевых
мостиков.

7. ЛЕЧЕНИЕ И ПРОФИЛАКТИКА ПРИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ЧЕЛОВЕКА

В настоящее время не существует
эффективной этиологической и
патогенетической терапии прионных
болезней, несмотря на достигнутый в
последние годы прогресс в изучении этой
группы медленных инфекций.
В ранних стадиях применяется
симптоматическая терапия, корригирующая
поведенческие нарушения, расстройства
сна и миоклонии (амфетамины,
барбитураты, антидепрессанты,
бензодиазепины, другие нейролептики); в
поздних - поддерживающая терапия.
Вместе с тем на современном этапе
проблема разработки эффективной терапии
прионных болезней считается задачей
первостепенной важности, поскольку
имеются прогнозы, не исключающие
возможность значительной эпидемии
нового варианта БКЯ в ближайшие 10-15
лет.

8.

Создание адекватного этиологического и
патогенетического лечения больных актуально также в
связи с наличием групп риска развития семейных и
ятрогенных вариантов указанных заболеваний, которые
могут быть выделены уже в настоящее время.
Одним из наиболее перспективных путей лечения
представляется предотвращение
преобразования PrPC в PrPSc путем стабилизации
структуры PrPC связующим активным веществом или
изменением действия протеина X, который может
функционировать как молекулярный шаперон. Остается
определить, какой из препаратов будет более
действенным: связывающийPrPC или имитирующий
структуру PrPC с основными полиморфными остатками,
который, возможно, предотвращает скрепи и БКЯ.
Следует отметить, что средства, призванные
воспрепятствовать образованию прионов, должны
проникать через гематоэнцефалический барьер.
Возможным терапевтическим подходом при лечении
прионных болезней может быть снижение уровня PrPC у
человека без нанесения ему вреда в результате
уменьшения содержания PrP мРНК с помощью
олигонуклеотидов, что может отсрочить появление
симптомов болезни.

9. ДИАГНОСТИКА ПРИОННЫХ БОЛЕЗНЕЙ ЧЕЛОВЕКА И ИНДИКАЦИЯ ПРИОННОГО БЕЛКА

Большое практическое значение имеет
проблема диагностики прионных заболеваний,
в частности, губчатой энцефалопатии крупного
рогатого скота и болезни Крейтцфельдта —
Якоба. Их инкубационный период составляет
от месяца до десятилетий, в течение которых
человек не испытывает никаких симптомов,
даже если процесс превращения нормальных
мозговых белков PrPC в прионы PrPSc уже
начался. В настоящее время фактически нет
способа обнаружить PrPSc, кроме как при
помощи проверки ткани мозга
нейропатологическими и
иммунногистохимическими методами уже
после смерти. Характерной чертой прионных
заболеваний является накопление прионной
формы PrPSc белка PrP, однако в легко
получаемых жидкостях и тканях тела,
как кровь и моча, он содержится в очень низких
концентрациях. Исследователи пытались
разработать метод измерения доли PrPSc, но
сейчас по-прежнему нет полностью признанных
методов по использованию для этих целей
таких материалов, как кровь.

10.

В 2010 году группа исследователей из НьюЙорка описала способ обнаружить PrPSc даже
тогда, когда его доля в ткани мозга равна
одной на сто миллиардов (10−11). Этот метод
сочетает амплификацию с новой технологией,
называемой Surround Optical Fiber
Immunoassay (SOFIA) («оптический
иммунологический анализ прилежащих
волокон»), и некоторыми специфическими
антителами против PrPSc. После
амплификации с концентрированием всех
PrPSc, возможно содержащихся в образце,
образец
помечается флуоресцентным красителем с
антителами для специфичности и в конце
загружается в микрокапиллярную трубку.
Потом эта трубка помещается в специальный
аппарат так, что она оказывается полностью
окружённой оптическими волокнами и весь
свет, испускаемый на трубку, поглощается
красителем, предварительно
возбуждённым лазером.

11.

Эта техника позволяет обнаружить PrPSc даже
после небольшого количества циклов перехода
в прионную форму, что, во-первых, снижает
возможность искажения результата
артефактами эксперимента, и, во-вторых,
ускоряет ход процедуры. Исследователи
проверяли по этой технике кровь кажущихся
здоровыми овец, в действительности
заражённых скрейпи. Когда болезнь стала
очевидной, был исследован и их мозг. Таким
образом, исследователи получили возможность
сравнить анализы крови и мозговой ткани
животных с симптомами болезни, со скрытой
болезнью и неинфицированных. Результаты
наглядно показали, что вышеописанная техника
позволяет обнаружить PrPSc в организме
задолго до появления первых симптомов.