معلومة

من حيث البريونات ، هناك احتمال ، أن البروتينات الأخرى بخلاف PRPC يمكن أن تكون غير مطوية

من حيث البريونات ، هناك احتمال ، أن البروتينات الأخرى بخلاف PRPC يمكن أن تكون غير مطوية


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هذا من البحث يبدو أن PRPC هو سبب جميع الأمراض المرتبطة بالبريون. شكرا لك


هناك العديد من البريونات بخلاف PrP ؛ غالبًا ما يكون مفيدًا على سبيل المثال قراءة ويكيبيديا لهذه الحالات.

على سبيل المثال ، هناك العديد من بريونات الخميرة التي لا تتماثل مع PrP https://en.wikipedia.org/wiki/Fungal_prion.

ولكن حتى في البشر ، هناك عدد من البروتينات الأخرى التي تشكل الأميلويد وتوصف بأنها "تشبه البريون" على الرغم من أنها ليست البروتين الأساسي: https://en.wikipedia.org/wiki/Prion#In_other_diseases


بريونات الثدييات وأهميتها الأوسع في الأمراض التنكسية العصبية

البريونات هي عوامل معدية سيئة السمعة تحتوي على البروتين فقط وتسبب أمراض دماغية مميتة على الدوام بعد فترات حضانة صامتة يمكن أن تمتد مدى الحياة. يمكن أن تنشأ هذه الأمراض بشكل عفوي ، من خلال العدوى أو وراثية. من اللافت للنظر أن البريونات تتكون من مجموعات ذاتية الانتشار من بروتين خلوي غير مطوي يقوم بترميز المعلومات وتوليد السمية العصبية والتطور والتكيف في الجسم الحي. على الرغم من وجود أوجه تشابه مع مرض الزهايمر وحالات التنكس العصبي الأخرى التي تنطوي على ترسب مجموعات من البروتينات المشوهة في الدماغ ، يتم الآن تقديم رؤى حول فائدة وحدود نظائر البريون وأهميتها العلاجية المسببة للأمراض.


مسببات البريونات والتشخيصات والعلاج: أين نقف؟

أمراض البريون ، المعروفة أيضًا باسم اعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية (TSEs) ، هي دائمًا اضطرابات تنكسية عصبية قاتلة تؤثر على مجموعة واسعة من الأنواع المضيفة وتنشأ عن طريق آليات وراثية أو معدية أو متفرقة (الجدول & # x200B (الجدول 1). في البشر ، تنجم أمراض البريون عن طرق انتقال معدية (مرض كروتزفيلد جاكوب المتغير & # x0005bvCJD & # x0005d ، CJD علاجي المنشأ ، Kuru) طرق انتقال وراثية حيث يوجد طفرة خط جرثومية غير متحفظ من PRNP إطار القراءة الجيني المفتوح (CJD العائلي ، متلازمة Gerstmann-Str & # x000e4ussler-Scheinker ، الأرق العائلي المميت) (1 ، 2) وأنماط النقل التي لم يتم تحديدها أو فهمها حتى الآن (CJD المتقطع & # x0005bsCJD & # x0005d). تختلف الأعراض السريرية المرتبطة بكل شكل من أشكال مرض البريون البشري اختلافًا كبيرًا (2).

الجدول 1

طيف من أمراض البريون للإنسان والحيوان

لا تزال التسمية المطبقة على بيولوجيا البريون معقدة ومربكة لغير المتخصصين. هنا نستخدم المصطلح & # x0201cprion & # x0201d للإشارة إلى العامل المسبب لأمراض البريون ، دون الإشارة إلى الخصائص الهيكلية المرتبطة. نشير إلى بروتين البريون المرتبط بالمرض (PrP Sc) ، وهو شكل إسوي خاص بالمرض لبروتين البريون الخلوي المشفر بالمضيف (PrP C) ، والذي يتراكم في الأفراد المصابين بمعظم أشكال TSE (الشكل & # x200B (الشكل 1) 1) (3). بينما يتم تعريف PrP Sc بشكل كلاسيكي على أنه مقاوم جزئيًا للبروتياز ومجمع بي آر بي ، فقد ثبت مؤخرًا أن PrP C قد يخضع لتعديلات هيكلية مرتبطة بالأمراض والتي لا تنقل خصائص مقاومة البروتياز الكامنة (4). في ضوء ذلك ، من المستحسن أن يتم تعريف PrP Sc على أساس التعديلات الهيكلية المرتبطة بالأمراض بدلاً من خصائص مقاومة البروتياز.

نماذج من تحويل PrP C إلى PrP Sc. (أ) يقترح نموذج heterodimer أنه عند إصابة خلية مضيفة مناسبة ، يبدأ PrP Sc (برتقالي) الوارد سلسلة تحفيزية باستخدام PrP C (أزرق) أو وسيط غير مطوي جزئيًا ينشأ عن التقلبات العشوائية في مطابقة PrP C كركيزة ، وتحويلها عن طريق تغيير توافقي إلى بروتين غني جديد & # x003b2-sheet & # x02013. سيقوم PrP Sc المكون حديثًا (أخضر-برتقالي) بدوره بتحويل جزيئات PrP C الجديدة. (ب) يقترح نموذج البلمرة غير التحفيزي أن التغيير التوافقي لـ PrP C إلى PrP Sc يتم التحكم فيه ديناميكيًا: تحويل PrP C إلى PrP Sc هو عملية قابلة للعكس ولكن عند التوازن يفضل بشدة تشكيل PrP C. يتم إنشاء PrP Sc المحول فقط عندما يُضاف إلى بذرة تشبه الألياف أو مجموع من PrP Sc. بمجرد وجود البذرة ، يتم تسريع إضافة المونومر الإضافية.

تعتبر أمراض البريون حديثة من الناحية المفاهيمية ، حيث تم وصف الحالات الأولى لمرض كروتزفيلد جاكوب منذ ثمانية عقود (5 ، 6) ، ومع ذلك فقد تمت صياغة نظرية البروتين الوحيد لعدوى البريون في الأصل في عام 1967 (7) وتم تنقيحها لاحقًا والمصطلح & # x0201cprion & # x0201d صاغ في عام 1982 [8). لا تزال الطبيعة الفيزيائية الدقيقة لعامل البريون موضع جدل علمي حاد. قد يكون أو لا يتطابق PrP Sc مع العامل المعدي. يبقى أن يتم إثبات ما إذا كانت الوحدة المعدية تتكون أساسًا أو حصريًا من: (أ) نوع فرعي من PrP Sc (ب) شكل وسيط من PrP (PrP & # x0002a) (9) (ج) بروتينات أخرى مشتقة من المضيف (10) ) أو (د) المركبات غير البروتينية (التي قد تشمل الجليكوزامينوجليكان وربما حتى الأحماض النووية) (11). لذلك ما زلنا لا نعرف ما إذا كانت فرضية البريون صحيحة في مجملها.

كما هو الحال مع أي مرض آخر ، فإن الفهم الآلي الشامل للإمراض هو أفضل أساس لابتكار تشخيصات تنبؤية حساسة وأنظمة علاجية فعالة.

الغرض من هذا المقال هو مناقشة بعض جوانب حالة الفن في علم البريون وتأثيرها على تشخيص البريون ، في المقام الأول فيما يتعلق بمرض البريون المكتسب المحيطي. اعتبارًا من الآن ، لا يمكن تقديم علاجات سببية لضحايا مرض البريون. ومع ذلك ، فإننا نشهد ظهور ثروة رائعة من الأساليب العلاجية ، والتي يستحق بعضها بالتأكيد اختبار مدى صلاحيتها.


البريونات إلى الأبد

يبدو أن المرأة الهولندية البالغة من العمر 55 عامًا و rsquos Brain لا تعمل بشكل صحيح. ذاكرتها وتركيزها كانا يتراجعان. بدأت تعاني من الصداع وسمع ورؤية الأشياء التي كانت موجودة هناك. كانت تعاني من صعوبة في الكلام ، ثم أصبحت صامتة. ظهرت عليها علامات مرض باركنسون ورسكووس.

كان العلماء فضوليين حول ما كان. بدلاً من تجميد دماغها ، قاموا بغمره في مادة الفورمالديهايد الحافظة الكيميائية وندش التي تربط الأحماض الأمينية في البروتينات ، و ldquofixing & rdquo - لمدة ثلاثة أيام طويلة. قاموا بتقطيعه إلى شرائح رفيعة ووضعوا القطع في البارافين. بعد فحص الأنسجة تحت المجهر وتكوين رأي ، قاموا برفع الشرائح بعيدًا ، وجلسوا لعدة سنوات في درجة حرارة الغرفة.

حصلت مجموعة ثانية من العلماء على الشرائح واستخرجوا بعض الأنسجة الجافة المحفوظة. قاموا بتخفيفه وحقن المحلول في الفئران. ولدهشتهم ، فإن أربعة من الفئران الثمانية التي تم حقنها بهذا المرض ظهرت عليها علامات مرض المرأة و rsquos ، على الرغم من نظام المعالجة الوحشي الذي كان ينبغي أن يكون كافياً لقتل أي مُمْرِض.

هذا المثال الأحدث & ndash الذي تم نشره في فبراير فقط - لفت انتباهي التحمل الكيميائي الحيوي الذي يجهد المصداقية قبل بضعة أسابيع. إنه يؤكد على القوة الهائلة للبريونات.

البروتينات المعدية

البريون هو بروتين خاطئ يسبب المرض. اعتمادًا على كيفية طيها بشكل خاطئ ، قد يكون البريون أيضًا معديًا ، وغالبًا ما يكون كذلك.

من الغريب أن جميع أمراض البريون المعروفة ما عدا أحدها ناتجة عن التغييرات في أ غير مرتبطة بروتين الثدييات ، وبروتين ldquoprion المسمى بشكل مربك إلى حد ما و rdquo. هذا البروتين ، في حالته الصحية المطوية بشكل صحيح ، هو ، إن لم يكن تافهًا ، غير مهم نسبيًا. من المؤكد أن خسارته الكاملة ليست كارثية.

ومع ذلك ، في حادث مؤسف للغاية للطبيعة ، يثير هذا البروتين قدرًا غير عادي من المتاعب عند كسره. عندما يتم تحورها أو خلل في طيها بإحدى الطرق الـ 34 المعروفة ، فإنها تصبح بريون مناسبًا. عندما يصطدم البريون ببروتين بريون طبيعي ، فإن بروتين البريون و rsquos يتحولان إلى الشكل المصاب. مثل الزومبي ، يمكنه الآن أيضًا إنشاء المزيد من البريونات.

هذه ، على الأقل ، هي فرضية البريون التي نشرها عالم الأحياء ستانلي بروزنر ، الحائز على جائزة نوبل في الطب عام 1997 عن هذه الفكرة. يؤدي التفاعل المتسلسل الناتج عن ذلك إلى تحويل لا هوادة فيه لبروتينات البريون العادية إلى بريونات. في العديد من أمراض البريون ، يدفعها شكل البريون أيضًا إلى البلمرة إلى ألياف تسمى أميلويد (سميت بالخطأ والمربك على اسم النشويات في القرن التاسع عشر لأن الاختبارات المبكرة واجهت صعوبة في تمييزها ، ولكن لا علاقة لها بالنشا في الواقع).

تتراكم ألياف الأميلويد بالخلايا الخارجية ، حيث قد تثقب ثقوبًا في أنسجة المخ تسبب وضعًا شبيهًا بالجبن السويسري (والذي يحدث بالتأكيد بمساعدتهم أو بدون مساعدتهم). أو قد تكون سامة بطريقة أخرى تولد التنكس العصبي وضمور الدماغ في أمراض البريون. في حالة داء كروتزفيلد جاكوب المتغير (الذي يظهر في الجزء العلوي من هذا المنشور) ، تشع ألياف لويحات الأميلويد من نقطة مركزية ، مما يمنحها مظهرًا صغيرًا.

بروتين البريون ، لأسباب غير معروفة مرة أخرى ، له هيكل مشابه بشكل ملحوظ بين الثدييات ، مما يمنحه جواز سفر لأذى بين الأنواع. تشمل أمراض البريون الشهيرة مرض جنون البقر (المعروف أيضًا باسم الاعتلال الدماغي الإسفنجي البقري ، والذي يتعاقد عندما تم إعطاء الأبقار علفًا مع الأغنام التي ماتت بسبب مرض البريون سكرابي لاحظ أن الماشية نباتية) كورو (الذي ينتقل بشكل سيئ السمعة من قبل الأشخاص الذين يستهلكون طقوسًا أدمغة الأقارب المتوفين في بابوا غينيا الجديدة) ، ومرض كروتزفيلد جاكوب البديل (يصيبه الأشخاص الذين تناولوا لحوم الأبقار المصابة بجنون البقر).

أمراض البريون مخيفة عالميًا لأنها قاتلة بشكل موحد. بمجرد ظهور الأعراض ، فإنها تسبب إغلاقًا سريعًا نسبيًا للنظام الكامل قد يشمل ، بالإضافة إلى الأعراض التي عانت منها المرأة الهولندية ، سيلان اللعاب غير المنضبط ، والحركة غير المنسقة ، والتشنجات. إنها ليست طريقة لطيفة للذهاب ، وستذهب.

ناقل الفولاذ المقاوم للصدأ

إن تجنب هذا المصير الفظيع ، وإن كان بعيد الاحتمال ، هو شيء لا يمكنك للأسف السيطرة عليه.

يتم اكتساب أمراض البريون بشكل شائع عن طريق وراثة جين بروتين بريون معيب من أحد الوالدين ، أو تناول طعام ملوث بالبريون ، أو تلقي أنسجة أو أعضاء متبرعة ملوثة بالبريون.

ولكن هناك احتمال انتقال مقلق أخيرًا ، والذي ينبع من قوى التحمل المذهلة للبريونات.

تلك القوى كبيرة. وفقًا لإحدى الحسابات ، فإن البريونات تقاوم الهضم عن طريق إنزيمات شطر البروتين ، وقد تظل معدية لسنوات عند تثبيتها عن طريق التجفيف أو المواد الكيميائية ، ويمكنها تحمل حرارة 200 درجة مئوية لمدة 1-2 ساعة ، وتصبح ملتصقة بالفولاذ المقاوم للصدأ في غضون دقائق. أوه ، كما أنها مقاومة للإشعاع المؤين.

لماذا نكون البريونات من الصعب قتلها (إذا كان القتل هو الكلمة الصحيحة لميم البروتين الشرير)؟

لا يوجد من يعرف بالتاكيد. افترض أحد الخبراء أنه نظرًا لأن طرق إزالة التلوث لدينا تستهدف دائمًا جزيئات DNA و RNA و ndash التي تمتلكها جميع الكائنات الحية الفعلية - فهي حسب التصميم ليست فعالة على البروتينات.

قد يمنحهم هيكل البريونات أنفسهم أيضًا قوى بقاء خارقة للطبيعة. يتكون 3٪ فقط من بروتين البريون من صفائح بيتا ، وهي طية شائعة. لكن 43٪ من البريون مطوي جدًا. يقول المنطق إن هذه النسبة الكبيرة تجعل البروتين شديد المقاومة للتحلل. قد يؤدي رعي البريونات إلى ألياف أميلويد المرتبطة بالسلسلة إلى حمايتها أيضًا من الاعتداء.

مهما كان السبب ، فإن البريونات ، بعبارة ملطفة ، ناجون جيدون. وقد يكون هذا هو السبب في أن معدات جراحة الأعصاب يمكن أن تظل معدية حتى بعد خضوعها للتعقيم القياسي.

تم التعاقد على ما لا يقل عن حالتين من مرض البريون من قبل أشخاص تم استخدام أقطابهم الكهربية للعمق المزروعة سابقًا على مريض مصاب بكروتزفيلد جاكوب ولكن تم تنظيفها بالبنزين وتطهيرها بنسبة 70٪ من الكحول والفورمالديهايد وظلوا غير مستخدمين لمدة عامين قبل الزرع. ويبدو أن تسع حالات أخرى على الأقل من حالات كروتزفيلد جاكوب العفوية من المحتمل أن تكون قد تم التعاقد عليها من معدات طبية غير معقمة بشكل كافٍ.

يمكن وصف ما هو مطلوب بالفعل لإزالة البريونات من المعدات الطبية بأنه مدمر في أحسن الأحوال ، وقاسي في أسوأ الأحوال ، وعادة ما يتضمن كميات كبيرة من هيدروكسيد الصوديوم أو مادة التبييض (التي تكون شديدة الصلابة على الفولاذ المقاوم للصدأ) والحرارة والضغط ، ولكن حتى هذه التدابير ليست مؤكدة بنسبة 100٪ لإنجاز المهمة. توصي منظمة الصحة العالمية بالتخلص من أي معدات يشتبه في أنها ملوثة بالكامل.

إجراءات التعقيم القياسية لديك تحسن منذ حدوث معظم حالات النقل الجراحي المشتبه بها. ويجب التأكيد بشدة على أن عدد الحالات المشتبه فيها بشدة أو المؤكدة لانتقال البريون الجراحي ضئيل.

ولكن نظرًا لأن فترة حضانة أمراض البريون يمكن أن تستغرق عقودًا ، فإن المرضى الذين يعانون من أمراض البريون لا يعرفون دائمًا أنهم مرضى عند الجراحة ، ولا تزال المستشفيات لا تستخدم بشكل روتيني بروتوكولات التعقيم القصوى الموصى بها للبريونات ، ولا تزال المخاطر قائمة. لقد تعرض الكثير من الناس على مر السنين ، وهو أمر مقلق Scientific American كتب المحرر Phil Yam منذ بضع سنوات فقط.

هل البريونات أكثر شيوعًا مما ندرك؟

إن القوة الدائمة للبريونات المعدية مقلقة من تلقاء نفسها ، لكن بعض العلماء بدأوا يشكون في شيء أكثر ترويعًا.

مجاميع البريونات تشكل الأميلويد. لكن الأميلويد يتكون أيضًا من بروتينات تسمى أميلويد بيتا ، وتاو ، وألفا سينوكلين. قد تتعرف على هذه الأسماء. يعد تراكم هذه البروتينات في الأميلويد - مثل اللويحات والتشابكات وأجسام ليوي - مؤشرات مميزة ، وربما أسباب ، لأمراض الزهايمر ورسكووس وباركنسون ورسكووس. هذه الأميلويد ، مثل البريونات ، تلتصق بالأدوات الجراحية والصمغ ldquolike rdquo وتنجو من إجراءات التعقيم القياسية. هم أيضًا من الصعب بشكل مؤلم & الاقتباس & quot.

الشيء الوحيد الذي يمنع مثل هذه الأميلويد من اعتبار البريونات هو العدوى. لكن في الآونة الأخيرة ، وجد فريق واحد على الأقل من العلماء أدلة ظرفية ومثيرة للجدل - ومضطربة - على أن الأميلويد من المرضى الذين يعانون من هذه الأمراض قد يكون معديًا. ماذا إذا الزهايمر ورسكووس يمكن أن ينتقل على المعدات الجراحية؟ أمراض البريون نادرة. مرض الزهايمر وباركنسون ليسوا كذلك.

بالنظر إلى الآثار المروعة ، وعلى الرغم من التكلفة والجهد ، أعتقد أن الوقت قد حان ليبدأ الجراحون في أخذ هذا الاحتمال على محمل الجد. إذا كان هناك شيء واحد أظهرته لي البريونات ، فيجب عليك ذلك أبدا التقليل من قدرات معظم بوليمرات البروتين البدس على هذا الكوكب.

رايس ، برنت ، كاتي ويليامز ، أندرو ج. هيغسون ، كاسبر يانسن ، بييرو بارتشي ، أنيميكي جي إم روزيمولر ، وبروس تشيزبرو. & quot أمراض البريون البشرية العائلية المرتبطة بطفرات بروتين البريون Y226X و G131V قابلة للانتقال إلى الفئران المعدلة وراثيًا التي تعبر عن بروتين بريون بشري. & quot اكتا نيوروباتولوجيكا مجال الاتصالات 6 ، لا. 1 (2018): 13.

الآراء المعبر عنها هي آراء المؤلف (المؤلفين) وليست بالضرورة آراء Scientific American.

عن المؤلفين)

جينيفر فريزر مؤلف علمي حائز على جائزة AAAS Science Journalism ، من تأليف مدونة Artful Amoeba لـ Scientific American. لديها درجات علمية في علم الأحياء وعلم أمراض النبات وكتابة العلوم.


الجزء 4: البريونات: عناصر البروتين للتنوع الجيني

00: 07.1 مرحبًا ، أنا سوزان ليندكويست.
00: 09.1 أنا في معهد وايتهيد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
00: 11.2 وعضو معهد هوارد هيوز الطبي.
00: 14.1 أنا هنا لأخبركم عن طي البروتين
00: 16.3 كمحرك قوي للحداثة التطورية.
00: 20.0 آخر مرة تحدثت إليكم عن Hsp90
00: 23.1 والطرق التي يمكن أن تؤثر بها على طي البروتين
00: 26.1 ومظهر من مظاهر الاختلاف الجيني
00: 28.1 بطرق قوية جدًا.
00: 30.1 سأخبركم اليوم عن ذلك
00: 32.1 طريقة مختلفة تمامًا لطي البروتين
00: 34.1 يمكن أن يؤثر على مظهر الاختلاف الجيني
00: 36.1 ويؤدي إلى ظهور جميع أنواع السمات الجديدة.
00: 40.1 وهذه البريونات.
00: 42.3 إنها قصة مثيرة للاهتمام
00: 45.0 الذي يبدأ من مكان في غينيا الجديدة
00: 49.1 وسنتقل إلى كامبريدج ، ماساتشوستس.
00: 52.1 إذن ، مشكلة طي البروتين ،
00: 55.2 مما يدفع كل هذا الذي سأتحدث إليكم عنه ،
00: 58.1 هو ببساطة أن البروتينات تبدأ على شكل
01: 01.2 سلاسل طويلة من الأحماض الأمينية
01: 03.1 وعليهم أن يطويوا إلى أشكال معقدة للغاية مثل هذه
01: 06.1 من أجل العمل ،
01: 07.2 ويفعلون ذلك في بيئة مجنونة.
01: 09.2 يفعلون ذلك في بيئة الزنزانة المزدحمة حقًا
01: 12.2 حيث تتصادم البروتينات وتتصادم مع بعضها طوال الوقت.
01: 16.1 القصة على البريونات ، كما ذكرت ،
01: 18.1 يبدأ في غينيا الجديدة ،
01: 21.1 وكان هناك قبيلة فيها
01: 25.1 يموت عدد كبير جدًا من الناس
01: 26.3 مرض تنكس عصبي غريب جدا ، رهيب ،
01: 29.3 و اكتشف كارلتون جاجدوسك ذلك
01: 33.1 في الواقع بسبب عامل معدي.
01: 36.3 وستان Prusiner
01: 40.0 - وساهم العديد من المحققين الآخرين في ذلك ،
01: 42.2 يجب أن أقول ،
01: 44.1 لكن هؤلاء الأشخاص كانوا مهمين جدًا جدًا جدًا ،
01: 46.2 محوري في المجال -
01: 48.2 اكتشفوا أن هذا المرض
01: 53.1 ناتج عن طي البروتين.
01: 55.1 الآن ، مشكلة طي البروتين
01: 57.2 تكوين عنصر معدي
01: 59.1 كان حقًا أمرًا رائعًا حقًا ،
02: 00.3 وهذا يعني أن البروتينات ، عندما تغير طياتها ،
02: 03.1 يمكن أن يكون لها مظاهر وراثية.
02: 06.3 عوامل مرضية عادة
02: 09.0 عوامل تحمل الحمض النووي معها ،
02: 11.1 لذلك كان إيحاءً تمامًا.
02: 13.1 لكن ما أريد أن أتحدث إليكم عنه
02: 16.1 يفكر في البريونات مثل هذا.
02: 20.1 لأن قصة البريونات كعوامل مسببة للأمراض
02: 23.3 غير عادية ورائعة ومدهشة.
02: 27.1 إنه مهيمن نوعًا ما ، ومن الطبيعي جدًا ،
02: 31.0 مفهوم بيولوجيا البريون.
02: 34.0 لكن ما أعتقده هو أنه يجب علينا التفكير في البريونات
02: 37.2 مثل هذا المخلوق ،
02: 39.1 وقد حان الوقت للتخلص من بعض الأمتعة ،
02: 42.1 لأنني أعتقد أن البريونات موجودة بالفعل
02: 45.1 عناصر وراثية مذهلة تعتمد على البروتين
02: 48.1 يمكنه فعل كل أنواع الأشياء الرائعة حقًا
02: 50.3 في النظم البيولوجية.
02: 52.2 وأعتقد أيضًا أننا فقط
02: 55.0 عند قمة الجبل الجليدي
02: 57.1 في الكشف عن هذا.
02: 59.2 ، إليك بعض الأشياء العظيمة عن البريونات
03: 01.2 أود إخباركم بها.
03: 04.2 البريونات تشكل آلية للإرث
03: 07.2 سمة أساسها البروتين.
03: 09.2 وجدنا أكثر من 50 منهم في الخميرة ،
03: 12.0 أبلغنا نحن وأشخاص آخرون عن ذلك.
03: 14.1 25 منها لم تُنشر بعد ،
03: 15.3 لكن هناك الكثير منهم.
03: 19.0 يتسببون في العشرات ،
03: 22.2 مجموعة متنوعة محيرة لجميع أنواع السمات الجديدة.
03: 25.0 أنها تسمح للكائنات الحية ، على الأقل كائن الخميرة ، التي كنا نبحث عنها ،
03: 30.3 للبقاء على قيد الحياة في بيئات متقلبة.
03: 33.2 أنها توفر طريق سريع إلى
03: 36.1 تطور التعقيد
03: 38.2 وهي سمات قابلة للعكس ،
03: 41.3 حتى يمكن للكائن الحي أن يكتسب هذه الصفات
03: 44.0 ويمكنهم أن يفقدوها.
03: 46.2 هم يشكلون متطورة جدا
03: 50.1 استراتيجية تحوط الرهان من أجل البقاء.
03: 53.1 وهم يشكلون نظام ذاكرة بيولوجية ،
03: 56.1 فيها تغير في البروتين للطي
03: 58.2 يديم الذات
04: 01.1 وذلك التغيير الذاتي الدائم في طي البروتين
04: 04.1 يغير وظيفة البروتين ،
04: 06.1 ويمكن أن يخلق كلاهما أنماطًا ظاهرية جديدة
04: 09.3 وهي في الواقع بمثابة نوع من الذاكرة البيولوجية ،
04: 12.1 عندما تفكر في الأمر ،
04: 14.1 وهناك دليل الآن
04: 16.1 أن هذا يحدث بالفعل في نهايات المشابك
04: 18.2 في دماغنا
04: 20.1 وتساعد على الحفاظ على المدى الطويل
04: 22.2 اتصالات متشابكة.
04: 25.1 أيضًا ، وجدنا في مختبري ،
04: 28.0 دليل على قدرة البريونات على التمكين
04: 32.1 الحياة في أنظمة ومجتمعات بيولوجية معقدة ،
04: 35.2 إيجاد طرق مختلفة للكائنات لكي ترتبط ببعضها البعض.
04: 39.1 لذا سأحاول أن أعطيك
04: 41.3 لمحة عامة عن هذا شديد التعقيد والغني
04: 44.1 وموضوع رائع.
04: 46.3 وسأنهي بتكوين البريونات ، حقًا ،
04: 52.1 المثال النهائي للتطور اللاماركي ،
04: 55.1 حيث يمكن للكائنات الحية أن تكتسب صفة وراثية جديدة
05: 00.1 أنها تنتقل من جيل إلى جيل
05: 03.1 بالتعرض لبيئة جديدة.
05: 09.2 إذن ، قصة البريون
05: 12.1 يبدأ بهاتين السلالتين من الخميرة ،
05: 19.2 أحمر مقابل أبيض ،
05: 21.2 واتضح أن هذه الكائنات الحية
05: 29.0 لديهم سلوك وراثي غريب جدًا.
05: 31.1 قام براين كوكس ببعض الأعمال الرائعة في هذا الشأن
05: 34.3 سنوات عديدة مضت ،
05: 36.1 ويعتقد الكثير من الناس ، حسنًا ، هذا أمر غريب نوعًا ما ،
05: 38.2 لماذا يعمل على هذا.
05: 40.2 لكن عمله المبكر وضع الأساس حقًا
05: 42.3 لكل هذا ،
05: 44.3 كل شيء سأتحدث إليكم عنه اليوم.
05: 46.2 ما وجده هو السلالة الحمراء
05: 49.3 كان حقًا مستقرًا للغاية ويمكنك أن تبرزه
05: 52.2 وسيؤدي إلى ظهور المزيد من المستعمرات الحمراء ،
05: 54.1 وبين الحين والآخر ، يتحول لونهم إلى اللون الأبيض.
05: 56.2 والسلالة البيضاء التي يمكن أن تخرج منها
05: 58.2 وكانوا مستقرين للغاية ،
06: 00.2 صفة وراثية للغاية ،
06: 02.3 وبين الحين والآخر ، يتحولون إلى اللون الأحمر ،
06: 04.3 والعودة والقيمة.
06: 06.3 لذلك كان الميراث مستقرًا.
06: 09.1 ما اكتشفه برايان أيضًا هو ذلك
06: 12.2 عندما تتزاوج الخلايا الحمراء مع الخلايا البيضاء
06: 14.2 وبعد ذلك قمت بالتبويض وخرجت من السلالة الجينية ،
06: 19.0 كنت تتوقع عادة ،
06: 21.0 إذا كانت هذه الصفات ناتجة عن تغيرات في الحمض النووي ،
06: 24.0 إذا كان الفرق بين الكرات البيضاء والحمراء
06: 26.1 كان بسبب التغيرات في الحمض النووي ،
06: 27.3 أن نصف النسل سيكون أحمر الآن
06: 30.1 ونصف السلالة الآن من البيض ،
06: 31.3 حيث أعيد تصنيف تلك القطع من الحمض النووي في الأجيال اللاحقة.
06: 36.0 ولم يكونوا كذلك.
06: 37.2 كل الخلايا ، كل النسل كانت بيضاء.
06: 39.1 إذن ، ميراث غريب.
06: 41.3 أدرك برايان أيضًا أن هذا التغيير في اللون
06: 46.3 كان بسبب تغيير في الترجمة ،
06: 49.1 الطريقة التي يتم بها فك تشفير الحمض النووي الريبي المرسال إلى بروتينات ،
06: 52.2 أنه كان هناك عيب في إنهاء الترجمة ،
06: 55.1 وتحولت الخلايا من الأحمر إلى الأبيض
06: 58.1 بسبب تغيير في قراءة الريبوسوم
07:01.3 من كودونات التوقف.
07: 04.2 وكان ذلك مرتبطًا بهذا البروتين هنا ،
07.1 في هذا الكارتون البسيط.
07: 09.3 إنه بروتين يشارك في إنهاء الترجمة ،
07: 13.2 وهو فقط هذا الجزء من البروتين هنا
07: 16.1 وهو مطلوب بالفعل لنشاط إنهاء الترجمة.
07: 20.2 إنه عامل مهم للغاية.
07: 22.1 يخبر الريبوسومات بالتوقف عندما تصطدم بكودون التوقف.
07: 26.1 مرفق به هذين المجالين الغريبين ،
07: 28.3 يسمى المجال الطرفي N
07: 30.1 والمجال الأوسط ،
07: 32.1 التي تحتوي على نوع غير معتاد جدًا من
07: 35.1 تكوين الأحماض الأمينية.
07: 36.3 واكتشف أن تلك الخواص للوراثة
07: 39.3 يعتمد حقًا على ذلك.
07: 43.1 أي تلك الخصائص الفردية للميراث
07: 44.3 يعتمد على تلك المنطقة من البروتين.
07: 47.2 الآن ، يدخل يوري تشيرنوف في هذه القصة
07: 51.1 لأنه كان يبحث عنه.
07: 54.1 ما الذي يمكن أن يحكم هذا النمط الغريب للسلوك الجيني؟
07: 58.1 الأمر ليس مثل الجينات التي نفكر فيها عادة
08: 03.0 مدفوعًا بالتغيرات في الحمض النووي.
08: 05.2 وكان يعمل مع مختبر سو ليبمان ،
08: 08.1 وقام بعمل شاشة
08: 11.2 عوامل في جينوم الخميرة
08: 13.2 يمكن أن يغير أو يؤثر على نمط الميراث هذا.
08: 19.1 وما توصل إليه هو Hsp104.
08: 23.2 لكن ماذا عنى ذلك بحق الجحيم؟
08: 25.2 حسنًا ، في تلك المرحلة ، تلقيت مكالمة هاتفية من يوري ،
08: 29.2 لأنه كان يعلم أنني كنت أعمل على Hsp104.
08: 34.3 أظهر مختبري أنه يحفظ الخلايا
08: 37.2 من الموت بسبب ارتفاع درجة الحرارة ،
08: 39.1 وكان يتساءل عما إذا كنت أعرف أي جانب
08: 43.3 كيف يعمل.
08: 45.2 وفعلت ذلك ، عرفت كيف يعمل Hsp104 ،
08: 51.0 لكن لم يفعلها أحد ،
08: 52.3 والسبب في ذلك هو
08: 54.2 لم نتمكن من نشر ورقتنا البحثية.
08: 56.0 Hsp104 فعل شيئًا غير عادي
08: 58.0 وكان صعبًا جدًا على الناس
09: 01.2 لقبول ما فعله.
09: 03.2 إذن ، ماذا يفعل Hsp104؟
09: 05.1 وبالمناسبة ، هؤلاء كثيرون كثيرون
09: 08.1 من ساهم في هذه القصة
09: 10.2 لمحاولة اكتشاف هذه الأجزاء المختلفة من عامل إنهاء الترجمة هذا
09: 14.2 وأيها ساهم في السلوك الجيني.
09: 18.1 إذن ، ماذا يفعل Hsp104؟
09: 22.2 يلعب Hsp104 دورًا رئيسيًا
09: 25.1 في شيء يسمى التحمل الحراري المستحث.
09: 27.2 تحدثت عن هذا باختصار في إحدى محاضراتي السابقة.
09:30.2 عندما تتعرض الكائنات الحية لدرجات حرارة معتدلة ،
09: 34.1 يصنعون بروتينات جديدة
09: 36.0 تسمى بروتينات الصدمة الحرارية ،
09: 37.2 وهذه البروتينات تساعد في إنقاذهم
09: 39.3 من الموت الناجم عن اختلال البروتين في درجات حرارة عالية.
09: 43.2 هذه تجربة فيها
09: 46.1 تعرضت الخلايا لنفس المعالجات الحرارية ،
09: 48.3 ولكن في حالة واحدة تحتوي الخلايا على Hsp104
09: 51.3 وفي الحالة الأخرى لا تحتوي الخلايا على Hsp104.
09: 54.2 يحدث فرقًا كبيرًا في قدرتهم على البقاء ،
09: 58.0 والطريقة التي تحدث بها فرق في قدرتهم على البقاء
10:01.2 هو أنه يفكك تجمعات البروتين.
10: 03.1 إذن ، ما هي مجاميع البروتين؟
10: 08.1 هذه بروتينات مطوية جيدًا.
10: 10.3 لقد رأيتم جميعًا تأثيرات الحرارة
10: 12.3 على هذه البروتينات المطوية جيدًا.
10: 14.3 يتسبب في تجمع البروتينات.
10: 16.2 الآن ، Hsp104 لا أريد أن أقول
10: 20.2 يمكن أن تقلى تلك البيضة ،
10: 22.1 ولكن القليل من هذا النوع من التجميع
10: 26.2 يحدث في الخلايا استجابة للضغوط ،
10:28.3 وهذا يمكن أن يقتلهم.
10: 31.0 Hsp104 يحفظهم
10: 33.2 بتفصيلها.
10: 35.2 لذلك ، قادنا ذلك إلى التفكير ، ربما ،
10: 38.1 كيف يمكن أن تشارك في وراثة هذه السمة؟
10: 40.2 ربما وراثة تلك الصفة
10: 43.2 يعتمد بطريقة ما على
10: 46.1 ظاهرة تجمع البروتين؟
10: 48.1 لذلك نظرنا إلى البروتين الموجود
10: 52.1 مرتبطة بهذه السمة ،
10: 53.3 عامل إنهاء الترجمة ،
10: 55.2 وسأل عما إذا كان موجودًا في
10: 58.1 حالة مطابقة مختلفة
11: 00.1 في الخلايا الحمراء أو الخلايا البيضاء.
11: 01.3 وبالتأكيد في الخلايا الحمراء
11: 04.2 كان البروتين قابل للذوبان ويعمل.
11: 07.1 وفي الخلايا البيضاء كان البروتين
11: 11.0 مقيد في مجاميع صغيرة.
11: 12.0 ويمكنك أن ترى بالمناسبة.
11: 13.3 هذه المجاميع الصغيرة ،
11:15.2 هم في الواقع موروثون ،
11: 18.1 يتم نقلهم من الخلية الأم إلى الزنزانة البنت.
11: 22.3 الآن ، في الوقت الذي كنا فيه وسط هذه التجارب ،
11: 26.1 ولم ننشر أي شيء بعد
11: 29.0 ولم نكن قادرين على النشر بعد
11:33.1 حتى قصتنا على Hsp104 ،
11: 34.2 على الرغم من أننا حصلنا على ورقة بحث رائعة حقًا
11:36.2 واقتراحات المراجعين على المدى الطويل ،
11: 39.1 صنع ورقة أفضل حقًا.
11:42.2 بينما كنا في وسط هذا ،
11: 44.1 جاءت ورقة بقلم ريد ويكنر ،
11:47.2 والذي كان تفسيرًا ذكيًا جدًا جدًا
11: 52.0 من بعض التجارب الجينية
11: 54.0 على عامل آخر موروث
11: 56.0 بطريقة غريبة جدا ،
11: 57.2 موروثة ولديها نفس النوع من الخصائص الجينية
12: 00.0 أن عنصر PSI كان ،
12: 02.2 أن هذا العنصر الأحمر / الأبيض له.
12: 05.2 هذا كان يسمى URE3 ،
12: 08.1 واقترح الطريقة التي ورث بها هذا
12: 12.3 كان ذلك بسبب نوع من
12: 14.3 ظاهرة تشبه البريون ،
12: 16.2 تغيير ذاتي دائم في وظيفة البروتين.
12: 21.3 عدم معرفة ما إذا كان إجماليًا أم لا ،
12: 23.3 أم أنه تغيير في نشاط البروتين ،
12: 27.0 أو ماذا كان يحدث ،
12: 28.3 لكنه اقترح أيضًا أن هذا قد ينطبق على.
12: 32.0 قد تنطبق هذه الآلية التي تشبه البريون
12: 35.3 لهذا الميراث من تلك السمة الحمراء / البيضاء.
12: 39.3 لذلك ، كما قلت ، يمكن أن يكون أي شيء ،
12: 42.3 كان يمكن أن يكون إنزيمًا حفز تعديله الخاص ،
12: 46.1 كان من الممكن أن يكون هناك الكثير من الأشياء المختلفة ،
12: 48.3 ولكن لأننا علمنا أنه تم التحكم فيه بواسطة Hsp104 ،
12: 51.3 الذي علمنا أنه متورط في تجميع البروتين ،
12: 54.2 هذه الورقة حقًا لها معنى هائل.
12: 58.3 ولذا قررنا أن ننظر إلى هذا
13: 02.2 بتفاصيل أكبر ،
13: 05.1 ووجدنا أنه ، في الواقع ، حالة تجميع هذا البروتين ،
13: 09.0 Sup35 ،
13: 10.2 عامل إنهاء الترجمة ،
13:14.2 لم يكن مجرد مجموع عام ،
13: 18.1 ولكن نوع خاص جدًا من الركام ،
13: 20.2 تجميع أميلويد ذاتي القالب.
13: 24.1 لذلك ، على اليسار ترى
13: 27.1 ألياف البروتين من Sup35 التي وجدناها ،
13:31.2 بعد جهد كبير.
13: 34.2 البروتينات المتجمعة تتطلب الكثير من العمل ،
13:36.2 لكننا نظرنا في النهاية إلى المجاميع
13: 39.1 تحت المجهر الإلكتروني
13: 41.1 ، وها هم ليسوا مجرد فوضى من الركام ،
13: 43.0 كانت خيوط أميلويد عالية التنظيم.
13: 46.2 وقد تم تنظيمهم بطريقة شيقة للغاية ،
13: 48.2 لأن العمود الفقري المركزي للخيوط
13: 51.1 كانت تلك المنطقة من البروتين
13: 53.2 التي سبق أن ثبت أنها ضرورية
13: 56.3 لميراث الصفة البيضاء ،
14:01.0 والجزء الوظيفي من البروتين ،
14: 03.1 التي تعمل بشكل طبيعي في الترجمة ،
14: 04.3 عالق من الخارج ،
14: 06.2 لذلك عندما يتم تجميع هذا البروتين في ألياف الأميلويد ،
14: 10.2 لم يعد بإمكانه الوصول إلى الريبوسوم
14: 12.2 ولم يعد يعمل.
14: 15.2 ثم ​​تمكنا من فعل ذلك
14: 18.3 مراقبة حركية التجميع لهذا البروتين ،
14:21.2 ووجدنا ان البروتين
14: 25.1 يتم تجميعها مبدئيًا في أنبوب اختبار
14: 28.1 غير فعال للغاية
14: 30.1 وببطء شديد.
14: 31.2 استغرق تجميع البروتين ساعات وساعات وساعات.
14: 34.2 لكن الشيء الرئيسي الذي أعتقد أنه يشرح
14: 38.1 قدرة هذا البروتين على أن يكون بمثابة عنصر وراثي وراثي
14:41.3 هو أنه إذا كنت تأخذ كمية صغيرة جدًا
14: 46.2 من هذا البروتين المجمع مسبقًا
14: 49.1 وأضفه إلى بداية تفاعل تجميع جديد ،
14: 51.3 هذا هنا ،
14: 53.1 ما تراه هو ذلك.
14: 56.2 ازدهار.
14: 57.3 الألياف المجمعة مسبقًا لها السعة
من الساعة 15:00 إلى الساعة 1 ، بسرعة كبيرة جدًا جدًا
15: 03.1 تحويل كل البروتينات الأخرى إلى نفس الحالة.
15: 06.3 إذن ، الآن يمكنك أن تبدأ في الرؤية
15: 11.1 كيف يمكن لهذا أن يفسر وراثة هذه السمة ،
15: 14.1 لأنه إذا كان لديك بروتين قابل للذوبان وظيفي وكانت الخلايا حمراء ،
15: 20.1 وبروتين غير قابل للذوبان لا يعمل ،
15: 22.1 بحيث تكون الخلايا بيضاء.
15: 24.2 تزاوج هذه الخلايا معًا
15: 26.2 ثم ​​تقوم بتلويث الجينوم وفصله ،
15: 29.2 حسنًا ، كان البروتين بمثابة قالب
15: 32.0 لتغيير البروتين في نوع الخلية الأخرى ،
15: 35.0 وهكذا عندما تتكاثر الخلايا ،
15: 38.0 كل النسل سيكونون من البيض ،
15: 40.1 كما أوضح بريان كوكس.
15: 42.1 ولا تفصل مع الحمض النووي ،
15: 44.1 لا يهم أي الخلايا تحصل على أي كروموسوم ،
15: 47.3 لأن الصفة لا تقوم على الميراث
15: 50.1 من تغيير الحمض النووي ،
15: 51.3 يعتمد على وراثة البروتين
15: 54.2 بحالة مطابقة معدلة.
15: 57.1 وكيف Hsp104 أرقام في هذا
16: 00.1 هو أن Hsp104 يتحكم في حالة الأميلويد.
16: 05.2 أخبرتك أنه يحمي الخلايا من الصدمة الحرارية
16: 07.2 عن طريق تفكيك البروتينات
16: 09.2 يمكنه أيضًا فصل تلك الأميلويد.
16: 12.1 هكذا. وفي الواقع يمكن أن يقطعها
16: 14.1 إلى قطع صغيرة.
16: 16.0 إذن ، ها هي ألياف هذا البروتين ،
16: 19.1 ألياف أميلويد ،
16: 21.1 صعب جدًا ، يصعب حله كيميائيًا
16: 25.3 # NAME؟
16: 27.3 لحملهم على الذوبان -
16: 29.1 ولكن هذا ما يفعله Hsp104.
16: 31.0 يقطعهم إلى قطع صغيرة ،
16: 33.1 وهذا يسمح لهم بأن يرثوا ،
16: 36.2 وتشكيل النموذج
16: 39.1 التي تدخل في زنزانة الابنة
16: 41.1 ويسمح لبروتينات الخلية الابنة بالتغير.
16: 45.1 لذا ، فإن الأمر برمته ، وجمع ذلك معًا ،
16: 47.2 يبدو هكذا.
16: 49.1 لديك خلايا حمراء
16: 51.0 التي تحمل جينًا معينًا ،
16: 53.1 وعندما تفعل الريبوسومات ما يفترض أن تفعله ،
16: 55.3 عامل إنهاء الترجمة في حالته القابلة للذوبان ،
16: 59.2 يخبر الريبوسومات بالتوقف
17: 02.0 عندما ترى الريبوسومات كود الإيقاف.
17: 06.0 لكن هذا البروتين يمكن أن يتجمع
17: 08.2 في هذا الأميلويد الذاتي الدائم ،
17: 10.2 وعندما لا يكون هناك الكثير من عامل إنهاء الترجمة حوله ،
17: 14.2 وعدد قليل جدًا من الريبوسومات
17: 16.2 ينتهي الأمر بالقراءة من خلال كودون التوقف هذا ، متجاهلاً ذلك.
17: 20.1 هذا يغير الخلايا
17: 22.2 من وجود صبغة حمراء إلى صبغة بيضاء.
17: 27.1 الآن ، تتحول الخلايا إلى اللون الأبيض ،
17: 32.3 والمفتاح التالي ، وراثة هذا ،
17: 36.2 هو أن بروتين أميلويد ذاتي التشكيل
17: 40.3 تم قطعه بالفعل بواسطة Hsp104
17: 44.3 للسماح بالفصل المنظم
17: 47.3 في الخلايا البنت للميراث.
17: 50.2 وفي الواقع مع هيلين صايبل ،
17: 54.2 لقد بالغنا في التعبير عن هذا البروتين إلى حد كبير
17: 57.0 حيث صنعت تجمعات ضخمة ،
17: 59.1 تجميعات اميلويد في الخلية ،
18:00.3 واستخدمت بعض تقنيات التصوير المتطورة جدًا ،
18: 06.0 مثل التصوير المقطعي الكهرومغناطيسي ،
18: 07.3 كل هذا تم بواسطة هيلين بالمناسبة ،
18: 10.0 للإشارة إلى ذلك ،
18: 12.2 تمامًا مثل الكروموسومات متعددة الخطوط
18: 14.3 # NAME؟
أعطانا 18: 16.3 وجهة نظرنا الأولى لـ
18: 19.2 تنظيم الحمض النووي في الكروموسومات -
18: 24.0 نعتقد أن هذه التجمعات الأكبر
18: 26.1 تعطينا النظرة الأولى للطريق
18: 28.2 وفيها ،
18: 30.0 في الواقع جهاز انقسام متطور إلى حد ما
18: 31.2 الذي يكسر هذه الألياف ، يعمل.
18: 34.2 ولكن على أي حال ، Hsp104 هو مفتاح ذلك ،
18: 37.3 لكنه ليس المفتاح الوحيد لها.
18: 39.1 هناك العديد من البروتينات الأخرى المتضمنة
18: 42.1 في مساعدة ألياف الأميلويد
18: 45.1 تقسم إلى خلايا ابنة
18: 47.2 بطريقة منظمة جدا
18: 49.2 ضمان وراثة السمة
18: 52.1 يحدث عندما يتغير هذا البروتين
18: 55.1 حالتها المطابقة.
19: 00.1 وهذا يوفر تفسيرًا كيميائيًا حيويًا متماسكًا تمامًا
19: 04.2 لهذه الظاهرة.
19: 06.1 هل هو مسؤول حقًا ،
19: 08.0 هل هذا هو الشيء الوحيد الذي يحدث؟
19: 10.1 حسنًا ، لقد فعلنا الكثير من الأشياء.
19: 13.0 كان لدينا طفرات في البريون
19: 15.1 لم يتم تجميعها جيدًا ،
19: 18.2 ولم يتمكنوا من وراثة الصفة.
19: 20.1 وكان لدينا من جعلها تتجمع أكثر
19: 22.1 وكانوا أكثر عرضة لوراثة الصفة ،
19: 23.2 فعلنا كل أنواع الأشياء ،
19: 25.0 لكن دعني أخبرك عن دليل واحد
19: 28.0 كان ذلك ممتعًا بشكل خاص.
19: 29.2 حسبنا ذلك ، حسنًا ،
19: 32.0 إذا كان هذا هو المسؤول حقًا عن تلك السمة الجديدة ،
19: 36.0 عملية تجميع البروتين هذه ،
19: 38.0 إذن يجب أن نكون قادرين على استخدام تلك المعرفة
19: 40.2 لإنشاء بريون جديد ،
19: 42.2 كل منا.
19: 44.1 وهكذا كان ما فعلناه هو أن نأخذ
19: 47.2 عامل إنهاء الترجمة Sup35
19: 50.1 وفي الجينوم حذفنا عنصر البريون
19: 53.0 من تلك السلالة ،
19: 54.1 لأننا لم نكن نريده أن يتدخل في بريوناتنا الجديدة
19: 56.2 الذي كنا سنقوم به.
19: 58.1 ثم أخذنا مستقبلات الجلوكوكورتيكويد ،
20: 00.0 وهو مستقبل هرمون الستيرويد من الفئران ،
20: 02.3 وسأل ما إذا كان أم لا
20: 05.2 يمكننا مراقبة نشاطه في خلية الخميرة ،
20: 08.0 ونرى تغييرًا في حالة نشاطها
20: 10.2 عندما دمجناه في هذا المجال
20: 13.3 والذي نسميه الآن مجال البريون لهذا البروتين ،
20: 17.2 المسئول عن هذه الحالة ثنائية الاستقرار. وبالتأكيد.
20: 22.2 كان لدينا مراسل هناك ،
20: 24.1 عندما كان مستقبل الجلوكوكورتيكويد يعمل ،
20: 26.1 ستحول الخلايا إلى اللون الأزرق.
20: 29.1 عندما تم تجميع مستقبلات الجلوكوكورتيكويد
20: 32.1 في قالب مجمع ذاتي الاستمرارية ،
20: 34.2 أصبحت الخلايا بيضاء.
20: 37.3 لأنه لم يعد يعمل
20: 40.1 وعلاوة على ذلك ، نقلوا تلك الحالة البيضاء إلى ذريتهم
20: 42.2 بطريقة مستقرة جدا جدا.
20: 44.2 لذلك ، إما أن يمرروا الحالة الزرقاء
20: 46.1 أو يمكنهم تمرير الحالة البيضاء.
20: 48.0 إذن ، أجرى مختبر وايزمان تجربة رائعة أخرى.
20: 50.0 أخذوا جدران الخلايا من خلايا الخميرة
20: 54.2 وقاموا بتحويل البروتين فقط ،
20: 57.2 تجميع البروتين في تلك الألياف
21: 00.0 أخبرتك أننا قدمناه سابقًا ،
21: 02.2 صنعوها في ظرفين مختلفين ،
21: 04.2 واستخدموا تلك الألياف ،
21: 07.3 وضعوها في خلايا الخميرة ،
21: 10.0 وكانوا قادرين على إظهار أن الخلايا
21: 13.1 تحولت من الأحمر إلى الأبيض
21: 15.3 بطريقة وراثية.
21: 17.1 إذن ، هذا التحول البروتيني فقط
21: 20.2 كان بالفعل مسمارًا آخر يؤسس التابوت ،
21: 25.2 إثبات أن هذه الصفة الجينية
21: 29.1 كان بسبب وراثة بروتين
21: 31.3 مع تعديل التشكل.
21: 33.1 الآن ، لدينا بروتين البريون هذا.
21: 37.1 كما ذكرت ، إنه عامل إنهاء الترجمة ،
21: 40.0 عامل مهم حقًا في الخلية
21: 42.1 التي تحدد متى الريبوسومات
21: 44.3 سيفسر كودونات الإيقاف بشكل صحيح ،
21: 48.0 وهي محفوظة في جميع حقيقيات النوى ،
21: 50.1 وهنا لدينا هذا المجال عالقًا في نهايته
21: 54.3 التي تم حفظها ، بالمناسبة ،
21: 57.0 لمدة 800 مليون سنة من التطور ،
21: 59.2 وتنظيمها بواسطة Hsp104
22: 01.2 تم الحفاظ عليها لمدة 800 مليون سنة من التطور.
22: 06.3 وهكذا يصبح السؤال ،
22: 09.3 لماذا؟
22: 11.1 لماذا باسم السماء
22: 13.2 ستسمح الخلايا بعامل إنهاء الترجمة هذا
22: 18.3 ليتم امتصاصه فجأة من المحلول
22: 21.1 بحيث لا تعمل الريبوسومات بشكل صحيح؟
22: 25.0 وخطر ببالنا ذلك
22: 28.1 هذا يجب أن يكون له بعض المعنى ،
22: 31.1 لأنه بخلاف ذلك يمكن أن تتطور الخميرة بسرعة كبيرة جدًا ،
22: 34.3 وكان من الممكن أن يكون لديهم طفرات
22: 37.2 في هذا المجال البريون
22: 39.1 التي كانت ستسمح للبروتين بأن يكون له وظيفة إنهاء الترجمة ،
22: 42.1 لكن لم يُسمح لها بالامتصاص في هذه المجاميع.
22: 45.0 لذلك ، أحد الأشياء التي خطرت ببالنا هو ذلك
22: 49.1 قراءة الريبوسومات
22: 51.2 قد يحدث ليس فقط في
22: 54.2 أن أحد الرنا المرسال الذي اكتشفه براين كوكس لأول مرة ،
22: 58.2 ولكن في الواقع قد يحدث على الرنا المرسال
23: 01.0 التي كانت قادمة من جميع أنحاء الجينوم ،
23: 03.2 وفي هذه الحالة قد نتوقع أن نرى
23: 06.1 بعض السمات الجديدة والمثيرة للاهتمام حقًا
23: 08.2 إذا بدأنا زراعة سلالات في ظروف مختلفة ،
23: 10.3 ليس على وسائط غنية ،
23: 12.2 في المختبر.
23: 14.0 إذن ، هذا مثال على سمة رائعة حقًا
23: 16.0 ناتج عن ظهور هذا البريون نفسه.
23: 19.3 يمكنك أن ترى أن مستعمرة مورفولوجيا هذه الخلايا
23: 24.1 تغيرت بالكامل.
23: 26.1 الخلايا التي تبدو عادة بهذا الشكل
23: 28.3 وإنشاء مستعمرات مثل هذه
23: 31.1 خلقوا أنواعًا مختلفة جدًا جدًا من المستعمرات
23: 33.1 تلتصق ببعضها البعض ،
23:35.0 تلتصق الخلايا ببعضها البعض ،
23: 36.1 يلتصقون ببعضهم البعض ،
23: 37.2 لديهم قدرات مختلفة للنمو في بيئات مختلفة.
23: 40.2 وهنا مثال على حقيقة ذلك
23: 44.1 ظهرت هذه البريونات بشكل عفوي
23: 47.0 مرة كل حين.
23: 48.2 وحاولنا زراعة الخلايا في الأسفل
23: 50.1 جميع أنواع الظروف المختلفة ،
23: 52.1 نوع من الإعجاب بالقصة التي أخبرتك بها عن Hsp90
23: 54.1 قبل قليل ،
23: 55.3 ووجدنا ذلك في سلالات مختلفة
23: 58.3 لدينا سمات مختلفة تمامًا.
24: 01.1 وهذا منطقي عندما تدرك
24: 03.3 أن المناطق المصبّة لشفرات التوقف
24: 06.3 لا يتعرضون عادة لضغط انتقائي كبير ،
24: 08.2 هم أحرار في التغيير قليلاً ،
24: 10.2 وهكذا يتغير في تلك التسلسلات النهائية
24: 14.1 من المتوقع أن تتراكم
24: 17.2 على مدار التطور ،
24: 19.1 وبعد ذلك نتحول الخلية إلى حالة البريون
24: 22.0 ، ربما ، مجرد مصادفة ،
24: 24.2 سيؤدي إلى خلق العديد من الطرز المظهرية الجديدة.
24: 30.1 إذن ، تحصل على الكثير من السمات المختلفة في العديد من السلالات المختلفة ،
24: 34.3 وصفات السلالات المختلفة
24: 38.0 كانوا يعتمدون بشكل كامل على النمط الجيني لتلك السلالة.
24: 41.0 إذن ، ما نعتقده هو هذا البريون
24: 43.2 يسمح للخلايا بأخذ عينات من التباين الجيني ،
24: 46.3 نوع على نطاق الجينوم ،
24: 50.1 ويسمح لهم بالحصول
24: 52.2 بعض السمات المعقدة حقًا
24: 54.1 أنه سيكون من الصعب عليهم الحصول عليها
24: 56.2 بواسطة طفرة فردية
24: 58.3 على سبيل المثال ، كودون التوقف ،
25: 00.1 التي من شأنها أن تسبب رسول واحد RNA
يمكن قراءة 25: 02.2.
25: 04.0 بدلاً من ذلك ، يتم قراءة الرسائل المتعددة
25: 05.3 في نفس الوقت
25: 07.1 يمكن أن تخلق سمات معقدة للغاية.
25: 11.2 لذا ، إذا كانت هذه الآلية موجودة بالفعل ،
25: 15.2 هذا البريون موجود ،
25: 17.2 من أجل خلق حداثة تطورية
25: 21.1 وقدرة الخلايا
25: 23.2 لتتمكن أحيانًا من استغلال بيئات جديدة ،
25: 25.2 ثم ​​علماء الأحياء التطورية
25: 29.3 ونحن أنفسنا أدركنا ذلك
25: 31.2 لو كان هذا هو هذا البريون
كان 25: 35.1 يخدم مثل هذا الغرض في التطور ،
25: 37.2 ثم ​​التبديل يجب أن يزيد مع الضغط.
25: 40.3 أي أنه يجب ضبطه على هذا النحو
25: 43.2 تحت بيئات مجهدة
25: 45.1 من المرجح أن تتحول الخلايا إلى حالة البريون ،
25: 47.1 لأنهم سيكونون أكثر احتياجًا
25: 49.3 أنماط ظاهرية جديدة تحت الضغط.
25: 51.3 ولذلك سألنا عما إذا كان يعمل أم لا ،
25: 54.1 والإجابة على ذلك كانت نعم.
25: 56.2 وبعد ذلك يصبح السؤال بالطبع كيف ،
25: 59.0 ولكن بالنسبة لنا هناك طريقة بسيطة جدًا ،
26: 01.2 تفسير منطقي لذلك ،
26: 03.2 وذلك بسبب التوتر
26: 07.2 يؤثر على طي البروتين ومسارات استتباب البروتين
26: 10.1 من الخلية.
26: 11.3 لذا ، يزيد الضغط من احتمالية حدوث ذلك
26: 14.2 أن البروتينات سوف تنطوى بشكل خاطئ ،
26: 16.1 مما يجعل من المرجح أن تلك المجالات بريون
26: 19.1 ستكتسب الآن فجأة
26: 22.0 حالة الأميلويد المتجمعة
26: 24.0 وتديم تلك الحالة إلى خلايا ابنتهم.
26: 27.1 يزيد التوتر أيضًا
26: 33.1 معدل فقدان الخلايا للبريونات ،
26: 36.0 لأن الضغوط تسبب
26: 40.3 تحريض بروتينات المرافقة ،
26: 42.2 وتحريض آليات تحلل البروتين ،
26: 45.1 وجميع أنواع الأشياء الأخرى التي تؤثر على توازن البروتين ،
26: 47.3 فهذه البريونات ،
26: 51.2 والتي تظهر عادة بشكل نادر نسبيًا ،
26: 54.2 ، فقط بسبب الطبيعة ذاتها
26: 58.1 من استتباب البروتين
27: 00.0 والطريقة التي يؤثر بها الإجهاد على توازن البروتين ،
من المرجح أن تظهر وتختفي 27: 02.0
27: 04.0 في ظل الظروف التي قد تحتاج فيها الخلايا إلى أنماط ظاهرية جديدة.
27: 07.1 إذن ، هذه هي الطريقة التي نعتقد أنها تعمل:
27: 09.3 تتحول الخلايا إلى حالة البريون من حين لآخر ،
27: 13.3 وفي الواقع مع PSI ،
27: 16.1 البريون الذي تحدثت إليكم عنه للتو ،
27: 18.1 أن عامل إنهاء الترجمة ،
27:19.3 يحدث هذا حوالي واحد من كل مليون خلية.
27: 22.1 وبشكل عام يتوقع المرء
27: 24.2 أنه عندما لا يعمل نشاط إنهاء الترجمة بشكل جيد
27: 27.1 والريبوسومات تقرأ من خلال أكواد التوقف ،
27: 30.1 بشكل عام لن تخلق سمة جيدة ،
27: 32.2 وهكذا يموت واحد من كل مليون خلية
27: 35.0 # NAME؟
27: 38.1 لكن يمكنك أن تتخيل أنه إذا تغيرت البيئة ،
27: 42.1 وهذا ما وجدناه ،
27: 43.2 في البيئات المختلفة ،
27: 46.2 البريونات يمكن أن تعطي الخلايا أحيانًا القدرة على البقاء على قيد الحياة
27: 49.1 أنهم لولا ذلك لا يستطيعون البقاء على قيد الحياة ،
27: 52.2 عندها ستكون الخلايا الآن قادرة على العيش في بيئة
28: 00.2 حيث لن يكونوا قادرين على العيش لولا ذلك.
28: 02.1 سوف تتكاثر ،
28: 04.1 قد تختفي الخلايا غير البريونية ،
28: 05.2 وهذا يسمح لهذا الجينوم ،
28: 07.2 سيسمح البريون بهذا الجينوم
28: 09.1 للبقاء على قيد الحياة في ظل الظروف
28: 11.1 عندما لا تكون هذه الخلايا قادرة على البقاء على قيد الحياة ،
28: 13.1 بسبب تشكيل ذلك البريون
28: 15.2 سمح باستغلال جميع أنواع التنوعات الجينية الجديدة ،
28: 18.2 بعضها مفيد.
28: 20.2 الآن ، الشيء الرائع هو ذلك
28: 22.3 لأن كل هذا مرتبط بتوازن البروتين في الخلية ،
28: 26.2 في ظل الظروف التي تغيرت فيها البيئات
28: 28.2 حيث الخلايا لا تعمل بشكل جيد ،
28: 31.2 واستتباب البروتين لا يسير على ما يرام ،
28: 33.2 هم أكثر عرضة للتبديل.
28: 37.1 وطبعا العودة
28: 39.2 سيتأثر أيضًا بالإجهاد.
28: 42.3 إذن ، استتباب البروتين.
28: 45.1 إذا تغيرت الخلايا.
28: 47.1 قد يكون البريون رائعًا حقًا هنا ،
28: 49.0 ولكن إذا تغيرت البيئة ،
28: 50.3 في ظل هذه الظروف الجديدة ،
28: 52.1 قد لا يكون البريون جيدًا ،
28: 54.0 ولكن في ظل تلك الظروف المجهدة ،
28: 55.3 سيكونون أكثر عرضة للتجربة
28: 58.0 خسارة البريون ،
29: 00.2 لأنه تم تنظيم المرافقين
29: 03.1 وزعزعوا استقرار النظام بأكمله.
29: 07.1 لذا قررنا البحث عن بريونات جديدة.
29: 14.2 كم عدد البريونات الجديدة التي قد توجد؟
29: 18.0 قمنا بمسح جينوم الخميرة
29: 19.2 ووجدنا ذلك
29: 23.1 حوالي 100 بروتين لها مجالات عليها
29: 25.0 الذي يشبه إلى حد كبير مجال Sup35 ،
29: 27.3 ولذا قررنا ،
29: 29.3 لأننا نعرف الكثير عن Sup35
29: 31.2 وكيف يتصرف وينظر
29: 33.2 عندما تتحول إلى حالة بريون ،
29: 35.1 اقترضنا مجال البريون هذا من Sup35 ،
29: 37.2 أخذناه ،
29: 40.3 وقمنا بإضافة مجال بريون
29: 43.1 من البريونات الجديدة المحتملة الأخرى.
29: 46.1 وبالتأكيد ،
29: 48.2 عندما جربناهم ،
29: 50.1 العديد والعديد من مجالات البروتين المختلفة
29: 52.2 لديه القدرة على تبديل الخلايا من الأحمر إلى الأبيض
29: 54.3 بطريقة وراثية جدا.
29: 57.1 بمجرد تحول الخلايا من الأحمر إلى الأبيض ،
29: 59.2 يمكن طردهم
30: 02.2 والحفاظ على تلك الخاصية
30: 05.0 جيل بعد جيل ،
30: 06.2 وفي كل حالة تعتمد عليها
30: 09.3 تكوين أميلويد البريون ،
30: 12.1 وفي الواقع ، كان يعتمد على Hsp104.
30: 16.1 لذلك ، عدنا أيضًا ،
30: 18.1 ليس فقط مجال البريون الذي كنا نختبره ،
30: 21.2 لكننا عدنا إلى البروتين الداخلي
30: 24.1 وسأل عما إذا كانت هذه البروتينات يمكنها تبديل الحالات.
30: 26.3 لم نتمكن من التعامل معهم جميعًا ،
30: 29.1 لكننا نظرنا إلى العديد منهم
30: 31.2 وخلقوا بعض السمات الجديدة المفيدة والمثيرة للاهتمام حقًا ،
30: 33.1 ومثير للفضول العديد من تلك البروتينات
30: 36.1 عبارة عن بروتينات تربط الحمض النووي الريبي أو بروتينات مرتبطة بالحمض النووي ،
30: 41.0 لذا فهم يجلسون في منتصف الشبكات التنظيمية
30: 42.3 بهذه الطريقة
30: 44.3 إنهم مستعدون حقًا للتغيير
30: 47.1 الطريقة التي يتم بها فك تشفير المعلومات
30: 49.0 وخلق حقًا بعض الصفات المعقدة والجديدة والجديدة حقًا.
30: 51.1 هذا مثال واحد فقط.
30: 52.3 هذا هو البريون المعروف بـ MOT3 ،
30: 56.2 وهذه هي خلية البريون
30: 59.0 وهذا هو البريون + الخلايا
31: 01.1 النمو في الوسائط الغنية.
31: 03.1 هذه مجموعة متنوعة من الخلايا تحتوي على البريون.
31: 05.2 والآن نغسل هذه الوسائط.
31: 08.2 آسف ، هذه الخلايا من تلك الوسائط ،
31: 12.0 ونتطلع لنرى
31: 15.2 إذا بقي أي من الخلايا ،
31: 17.2 وفي الواقع البريون ، في هذه الحالة ،
31:20.2 سمح بالعديد من أنواع الخلايا هذه
31: 23.0 لاكتساب نمط نمو جائر جديد.
31: 27.2 لديها أيضًا قدرة ،
31: 30.2 في بعض السلالات ،
31: 32.3 للتلبد ، أي التجمع معًا ،
31: 35.0 الذي يغير بالفعل خصائص نموهم.
31: 36.3 يجعلهم حقًا ، من نواحٍ عديدة ،
31: 39.0 تعمل كمجتمع من الخميرة وليس كأفراد.
31: 42.2 ويمكنك أن ترى ذلك في سلالات مختلفة ،
31: 45.0 نحصل على أنماط ظاهرية مختلفة.
31: 47.0 إذن ، مرة أخرى ، مجموعة متنوعة من الأنماط الظاهرية المختلفة ،
31: 50.0 و MOT3 ، بالمناسبة ،
31: 52.1 هو مكبح النسخ ،
31: 54.1 لذلك عندما يدخل في حالة البريون
31: 56.1 يمكن أن يغير التعبير عن الكثير من الجينات المختلفة.
32: 01.2 لقد جعلنا هذا متحمسين وكنا مهتمين جدًا به ،
32: 04.1 والكثير من الناس اعتقدوا أنه كان ممتعًا جدًا أيضًا ،
32: 08.0 لكن كان هناك أيضًا الكثير من المتشككين.
32: 10.1 ولسبب وجيه ،
32: 12.1 لأنه بعد كل شيء خميرة الخميرة
32: 14.2 هو أفضل كائن حي مفهومة على هذا الكوكب ،
32: 17.2 لذا السؤال الذي يطرح نفسه ،
32: 19.2 حسنًا ، إذا كان هناك الكثير من هذه الأشياء ،
32: 21.2 لماذا لم يتم اكتشافها من قبل؟
32: 23.3 ولدي إجابة على جانب واحد من هذا السؤال ،
32: 29.0 لأنني أخذت دورة الخميرة في Cold Spring Harbour
32: 31.2 سنوات عديدة.
32: 33.1 كانت دورة رائعة ورائعة
32: 35.2 وتعلمت الكثير ،
32: 37.0 وقد مكنت بحثي من نواح كثيرة ،
32: 38.2 لكن كان هناك شيء واحد
32: 40.2 كان ذلك مثيرًا للاهتمام حول تلك الدورة.
32: 42.0 أخبرونا أنه كلما وجدنا نمطًا ظاهريًا جديدًا ،
32: 44.2 صفة جديدة في خلية الخميرة ،
32: 49.1 يجب إعادتها إلى الأصل
32: 51.1 ثم ابحث عنها لفصل اثنين إلى اثنين ،
32: 54.3 بحيث يكون لديك نظام نظيف للتحقيق فيه.
32: 56.2 والأشياء التي لا تفصل بين شخصين
32: 59.0 كانت معقدة
33: 01.0 وسيكون من الصعب تفكيكها ،
33: 02.2 ولا يجب عليك العمل عليها.
33: 04.2 منذ أن تحدثنا عن هذه البريونات ،
33: 07.1 في الواقع كان لدي عدد هائل من الناس يأتون إلي ويقولون ،
33: 09.2 "كانت لدي هذه الصفات الغريبة في الخميرة
00: 33: 11.17 كانوا يفصلون بهذه الطريقة أيضًا
00: 33: 13.09 وجعلني مستشاري أتخلى عنه ".
33: 15.2 لذا ، أعتقد أن هذه قصة رائعة نوعًا ما
33: 17.2 حيث نبدأ بالعادات
33: 22.0 لممارسة العلم بأنواع معينة من الطرق ،
33: 24.1 ونحن حقا بحاجة إلى أن نتذكر
33: 26.2 أنه في بعض الأحيان حان الوقت للابتعاد عن هؤلاء.
33: 29.1 على أي حال ، كان النقد الآخر ،
33: 32.2 حسنًا ، حتى الآن تم العثور على هذه الأشياء فقط
33: 35.0 في السلالات المعملية
33: 36.3 وربما كان مجرد قطعة أثرية من سلالات معملية ،
33: 38.2 لذلك ذهبنا إلى نفس المجموعة الواسعة من السلالات
33: 42.1 الذي عملنا معه مع تحقيقات Hsp90 ،
33: 46.1 سلالة تم جمعها من جميع أنحاء العالم
33: 48.2 مع كل أنواع الخصائص المختلفة
33: 51.0 والكثير من المنافذ البيئية المختلفة ،
33: 54.2 وسألنا ما إذا كان لدى أي منهم بريونات أم لا.
33: 59.1 ووجدنا أن الكثير منهم فعلوا ذلك.
34: 03.2 إذن ، هذا مثال على بريون موجود في سلالة برية من الخميرة ،
34: 09.1 إنها سلالة نبيذ ،
34: 10.3 وهذه هي الخلايا التي تنمو في وسط العنب ،
34: 13.3 واتضح أننا كنا قادرين على الخلق
34: 16.1 الخلايا المتجانسة التي نحن فيها
34: 18.2 تسبب في فقدان الخلايا للبريون.
34: 20.1 لم يحدث أي فرق حقًا ، حقًا ،
34: 22.1 لنموهم على وسائل الإعلام العادية ،
34: 24.1 وسائط غنية نستخدمها في المختبر ،
34: 26.0 لكن عندما تنظر إلى قدرتها على النمو
34: 28.1 في العنب يجب أن تكون متوسطة ،
34: 30.0 كان هذا النمو يعتمد حقًا على البريون.
34: 34.0 كان البريون يخلق ، في هذه الحالة ،
34: 36.0 وهي صفة قيّمة جدًا لتلك السلالة.
34: 40.1 وقد وجدنا ، في الواقع ،
34: 43.0 التي تخلقها البريونات كثيرًا
34: 45.2 سمات جديدة مثيرة للاهتمام يمكن أن تكون مفيدة.
34: 49.0 في الحقيقة ، في السلالات التي نظرنا إليها حتى الآن ،
34: 51.2 حوالي 25٪ من هذه الصفات
34: 54.2 تسمح للخلايا بالنمو في ظل ظروف معينة
34: 56.1 حيث أنهم ببساطة لا يستطيعون النمو.
34: 58.2 لذا ، مرة أخرى ، لأنها تظهر بشكل طبيعي
35: 01.2 نادرًا جدًا
35: 03.0 ولا تفقد سوى نسبة صغيرة من الخلايا
35: 04.3 إذا لم تكن مفيدة ،
35: 06.1 ولكن عندما تظهر فإنها تسمح للخلايا بالنمو
35: 08.1 في ظل ظروف لا يمكنهم خلاف ذلك ،
35: 10.1 نعتقد أن هذا أمر معقول حقًا
35: 12.2 استراتيجية تحوط الرهان
35: 14.3 لاكتساب التنوع الجيني في الكائن الحي ،
35: 20.3 خلق الكثير من الطرز المظهرية الجديدة ،
35: 23.0 مما يسمح لها باستغلال البيئات المتقلبة
35: 26.1 وتنمو في مجموعة متنوعة من المواقف المختلفة.
35: 28.3 ولقد أريتكم للتو صفة ظاهرية واحدة من PSI
35: 31.3 رأينا العديد من الأنماط الظاهرية من البريونات الأخرى أيضًا ،
35: 36.1 وفي الواقع ،
35: 38.1 بالرغم من أننا لم نحدد العديد من البريونات
35: 40.1 الموجودة في تلك السلالات ،
35: 41.2 السلوك الجيني يخبرنا بذلك
35: 43.2 حوالي 236 من أصل 700 سلالة من الخميرة البرية التي نظرنا إليها
35: 48.1 تحمل بريونات.
35: 50.0 إذن ، الجزء الأخير من هذه القصة الذي أريد أن أخبركم عنه
35: 55.0 تتعلق بالطرق التي يستخدمها البريون
35: 58.2 يمكن أن تؤثر على ديناميكيات النمو
36: 02.2 من هذه الميكروبات في المجتمعات.
36: 04.2 الآن ، بالطبع ،
36: 07.1 تقريبًا جميع التحقيقات التجريبية في المختبر
36: 11.2 العمل مع الكائنات الحية في الثقافة النقية ،
36: 15.2 لذلك ، نمو الخميرة أو نمو البكتيريا ،
36: 18.0 ومن الطبيعي أننا بدأنا إجراء التجارب بهذه الطريقة ،
36: 20.2 لأنه بخلاف ذلك لدينا كل شيء مختلط
36: 23.2 ومن المستحيل القيام بذلك
36: 26.2 أنواع الاستقصاء التجريبي
36: 28.3 الذي احتجنا إلى القيام به خلال القرن الماضي
36: 30.2 لفهم النظم البيولوجية.
36: 33.2 لكن الكائنات الحية أبدًا ، تقريبًا أبدًا ،
36: 37.3 تنمو في ظل هذه الظروف في البرية.
36: 39.3 في البرية ، تنمو في مجتمعات مختلطة.
36: 43.3 إذن ، ما سأخبركم عنه هو الحالة الأولى فقط ، على ما أعتقد ،
36: 49.0 من بريون يؤثر على ديناميات
36: 53.3 مجتمع ، منظمة ،
36: 56.0 والتواصل العضوي
36: 58.0 لإنشاء مجتمعات أكثر تنوعًا وقوة.
37: 01.3 إنها الطريقة الوحيدة التي نظرنا إليها بالفعل حتى الآن
37: 04.2 وأعتقد أن هذا ، مرة أخرى ،
37: 06.2 غيض من فيض.
37: 08.2 إذن ، خلايا الخميرة لها
37: 13.0 نوع خاص جدا من التمثيل الغذائي.
37: 15.2 إنها شديدة الحساسية ،
37: 17.1 وهذا هو سبب حبنا لهم.
37: 19.1 عندما نعطيهم الجلوكوز ،
37: 21.1 سكريات مثل العنب
37: 23.0 يأخذون تلك السكريات
37: 25.3 ويقومون بتحويلها إلى إيثانول بكفاءة عالية.
37: 27.1 لا يستخدمون الإيثانول.
37: 29.1 إنهم يصنعون السكريات فقط إلى إيثانول
37: 31.3 فقط عندما ينضب كل السكر
37: 34.1 هل بدأوا بالالتفاف واستخدام الإيثانول.
37: 36.2 لذلك لن ينمووا على مصدر كربون آخر
37: 42.1 إذا كان هناك أي جلوكوز -
37: 45.1 شديد الحساسية.
37: 49.1 لكننا وجدنا بريون
37: 52.2 يمكن أن تكتسبها الخلايا
37: 54.2 الذي يسمح لهم بتجاوز هذا النظام.
37: 55.3 لا تنمو بشكل جيد في الجلوكوز النقي
38: 00.2 عندما يكون لديهم هذا البريون ،
38: 01.2 وهذا على الأرجح سبب ذلك
38: 04.0 لم يتم العثور عليه حقًا ونظر إليه من قبل ،
38: 06.0 ولكن في مصادر الكربون المختلطة
38: 08.2 حيث توجد مصادر أخرى للكربون ،
38: 10.2 وقليل من الجلوكوز أيضًا ،
38: 12.2 يمكن أن تنمو هذه الخلايا الآن عندما تكون غير ذلك
38: 15.1 لن تكون قادرة على.
38: 17.2 إذن ، كيف قمنا بالتحقيق في هذه القصة؟
38: 20.3 حسنًا ، لقد استفدنا من مقلد الجلوكوز.
38: 24.1 إنه مركب يسمى الجلوكوزامين ،
38: 27.2 الذي يشبه الجلوكوز ، ربما لمعظمكم ،
38: 31.1 وهو يفعل بخلايا الخميرة
38: 32.3 - لديها هذه المجموعة الأمينية الصغيرة هنا -
38: 35.0 لكن ما تفعله هو خلايا الخميرة
38: 37.3 خذ هذا الجلوكوزامين ، واعتقدوا أنهم في الجلوكوز ،
38: 39.2 وقفل الممرات للاستخدام
38: 42.2 من جميع مصادر الكربون الأخرى.
38: 45.2 وهنا ترى مثالاً على ذلك.
38: 48.0 لدينا خلايا تنمو بدون البريون.
38: 52.2 النمو في الجلسرين النقي لا بأس به ،
38: 55.3 لكن إذا حاولت جعلهم ينموون في الجلسرين
38: 57.3 مع وجود القليل من الجلوكوزامين هناك ،
39: 00.1 يعتقدون ،
39: 01.3 "أوه لا ، لا أريد استخدام أي مصدر كربون آخر ،
00: 39: 03.14 أريد فقط استخدام الجلوكوز ،
00: 39: 05.13 ولن أستخدم مصدر الكربون الآخر
00: 39: 07.11 حتى يختفي كل الجلوكوز ، "
39: 09.0 لا يمكنهم استقلابها ، لذا فهم عالقون فقط.
39: 12.2 سمح لنا هذا بالبحث عن السلالات
39:15.2 قد يتجاوز مشكلة التمثيل الغذائي تلك ،
39: 22.1 والسماح للخلايا بالنمو في الوجود
39: 25.1 من مصادر الكربون الأخرى
39: 27.0 عندما كان هناك القليل من الجلوكوز.
39: 28.3 وكما ترون ، لدينا سلالات هنا
39: 31.1 التي تفعل ذلك بشكل جيد للغاية.
39: 32.2 هذه السلالة مطابقة وراثيا لهذه السلالة
39: 36.1 وقد اختبرنا ذلك بعدة طرق.
39: 38.2 علاوة على ذلك ، هذه الخلايا ،
39: 41.1 بمجرد أن يكتسبوا تلك القدرة على النمو في مصدر الكربون الآخر ،
39: 44.2 يمكن معالجتها وعبورها
39: 47.0 لمئات الأجيال ،
39: 49.1 مرة أخرى على الجلوكوز النقي ،
39: 51.2 لكنهم يتذكرون.
39: 53.0 يحتفظون بهذه الصفة ،
39: 54.2 إنها ذاكرة بيولوجية ،
39: 57.1 وهم يحتفظون بهذه الصفة لأجيال عديدة.
40: 01.2 هذا يسمح لهم ، في المرة القادمة التي يرتدونها
40: 04.0 مصدر الكربون المتنوع ،
40: 06.1 لتتمكن من النمو عليها.
40: 08.1 لذا ، فهو يغير حقًا إمكانات التمثيل الغذائي لديهم
40: 11.2 بطريقة قوية حقًا.
40: 14.2 الآن ، الشيء الرائع في هذا الأمر
40: 17.1 من حيث الأداء في المجتمع.
40: 19.1 عندما تفكر في الأمر ،
40: 21.1 استراتيجيات استخدام مصادر الكربون
40: 23.0 قد يتغير قليلاً
40: 25.1 اعتمادًا على ما إذا كان لديك جيران آخرون يتنافسون معك
40: 27.2 لتلك المصادر الكربونية.
40: 30.1 وهذا شيء اكتشفناه بالصدفة.
40: 33.2 كانت جيسيكا براون تعمل على سلالات ،
40: 37.0 النظر في أسباب تبديل البريون ،
40: 39.2 وفجأة وجدت مستعمرة
40: 42.2 وجميع الانواع حولها
40: 44.2 التي تحولت إلى حالة البريون ،
40: 46.1 وتلك المستعمرة في الوسط كانت بكتيريا.
40: 48.2 لذا ، في هذه التجربة اختبرناها بشكل أكثر صرامة.
40: 52.2 هل للبكتيريا القدرة على إفراز عامل
40: 55.2 التي ستسبب خلايا الخميرة
40: 57.2 لتبديل التمثيل الغذائي بطريقة وراثية
41: 00.1 باستقراء هذا البريون؟
41: 02.0 إذن ، في هذه التجربة ، ما فعلناه
41: 04.0 مطلية.
41: 06.0 تركت هذه الآبار فارغة
41: 07.3 وقمنا بطلاء خلايا خميرة الثوم هنا ،
41: 11.0 خلايا الخميرة GAR +
41: 13.1 - GAR للقمع المرتبط بالجلوكوز ،
41: 14.2 كان علي أن أقول هذا ، هذا هو اسم ذلك البريون -
41: 17.0 ثم قمنا هنا بطلاء خلايا Gar.
41: 20.3 إذن ، هذه الخلايا ، تذكر ، متطابقة وراثيًا
41: 23.3 الفرق الوحيد بينهما هو ذلك
41: 26.1 تحولت هذه الخلايا إلى حالة بريون
41: 28.2 موروث بطريقة غير مندلية ،
41: 33.2 لأنه يعتمد على الميراث القائم على البروتين.
41: 36.1 والخلايا مطلية بالجلسرين
41: 39.0 مع القليل من الجلوكوزامين مرة أخرى.
41: 42.1 ويمكنك ان ترى بالمناسبة
41: 43.2 أن الخلايا تتغير تلقائيًا ،
41: 45.0 مرة كل حين ،
41: 46.3 في حالة البريون هذه ،
41: 48.1 مما يسمح لهم بالنمو ،
41: 49.2 لكنهم في الحقيقة يغيرون هذه الطريقة من حين لآخر.
41: 52.0 هذا هو تخفيف السلالات عبر هذه اللوحة.
41: 57.1 الآن ، التجربة التالية تتم بنفس الطريقة تمامًا ،
42: 00.0 إلا أننا ذاهبون إلى صفيحة البكتيريا
42: 03.1 يبدو أن لديها القدرة على إحداث هذا البريون هنا.
42: 06.1 وما تراه هو ذلك
42: 09.0 وجود البكتيريا على تلك الصفيحة.
42: 11.1 مادة منتشرة أسفل اللوحة
42:15.1 وأثرت على خلايا الخميرة هذه هنا
42: 18.1 لتبديل حالتها الأيضية الآن
42: 20.3 وتكون قادرة على النمو في ظل هذه الحالة
42: 22.1 عندما لا يفعلون لولا ذلك ،
42: 24.1 لكنه مركب قابل للانتشار
42: 26.2 وهي غير كافية
42: 28.1 للوصول إلى هذا الصف ، هنا.
42: 30.0 أنشأنا بالعديد من التجارب
42: 33.0 أنني لن أستغل الوقت لأريكم ،
42: 34.2 لكن يمكننا استخدام الوسائط المكيفة التي نمت فيها البكتيريا ،
42: 39.1 وتخلص من البكتيريا ،
42: 40.2 ويمكننا استخدام الوسائط المكيفة
42: 43.1 للحث على هذه الصفة الوراثية.
42: 46.2 إذن ، ماذا حدث؟
42: 48.2 عادة ما تستخدم الخلايا الجلوكوز
42: 50.2 وهم يصنعون الكثير من الإيثانول وبعض ATP فقط ،
42: 53.1 لكن عندما يكونون في وجود الجلوكوز
42: 55.1 ومصادر الكربون الأخرى ،
42: 57.0 هذا البريون يسمح لهم الآن
42: 59.0 لصنع كمية أقل من الإيثانول ،
43: 01.3 لكن الكثير من ATP ،
43: 04.2 وماذا يفعل ذلك؟
43: 06.1 يتسبب في ازدهار الكائنات الحية.
43: 10.1 لذلك ، اتضح أنه عندما تتبدل خلايا الخميرة ،
43: 15.1 كما ذكرت ،
43: 16.2 يسمح لهم بالنمو على أنواع مختلفة من مصادر الكربون ،
43: 18.1 حتى عند وجود الجلوكوز.
43: 19.2 أيضًا ، لسبب ما لا نفهمه تمامًا ،
43: 22.2 مخلوقات زادت من طول العمر في تلك الخلايا
43: 25.1 # NAME؟
43: 27.3 لفترات أطول بكثير -
43: 29.1 والبكتيريا تستفيد منه بشكل كبير ،
43: 32.1 لأن خلايا الخميرة تصنع كمية أقل من الإيثانول
43: 36.2 وهذا يعني البكتيريا
43: 39.2 يمكن أن تنمو لتصل إلى تركيزات أعلى بكثير ،
43: 41.1 لأن البكتيريا لا تحب الإيثانول
43: 43.0 # NAME؟
43: 45.0 الآن ، اتضح أن هذا هو
43: 47.3 خاصية محفوظة للغاية من الخميرة والسلالات البكتيرية
43: 50.3 من جميع أنحاء العالم.
43: 52.2 وجدنا الكثير والكثير من سلالات الخميرة
43: 57.1 قادرون على هذا النوع من المحولات ،
43: 59.0 والعديد والعديد من أنواع البكتيريا المختلفة
44: 01.1 قادرة على إحداثه.
44: 03.1 لكن هل هذا مهم في العالم الحقيقي؟
44: 05.1 حسنًا ، يمكنني أن أخبرك بطريقة واحدة يكون فيها الأمر مهمًا بوضوح في العالم الحقيقي ،
44: 08.1 وهو يفسد تخمير الخمر.
44: 12.2 لذا ، فإن الخميرة تصنع كميات أقل من الإيثانول ،
44:15.0 يصنعون أنواعًا أخرى من المنتجات الثانوية الأيضية ،
44: 17.1 وهي تصنع خمرًا رديئًا حقًا ،
44: 19.1 وفي الحقيقة تبين وجود البكتيريا
44: 22.2 التي تلوث مستحضرات النبيذ الفاسدة ،
44: 25.3 أن علماء النبيذ كانوا يدرسون
44: 28.1 لفترة طويلة من الزمن ،
44: 30.0 تبين أنها محفزات فائقة.
44: 33.0 يصنعون الكثير من هذا المركب الذي يبدل خلايا الخميرة
44: 36.1 في حالة البريون الجديدة هذه.
44: 38.2 لذلك ، تحصل الخميرة منها على مزايا هائلة ،
44: 42.1 تحصل البكتيريا على مزايا هائلة منها ،
44: 44.1 على حساب الانسان
44: 46.3 لكن لمنفعة تلك الكائنات الحية.
44: 48.3 ومرة ​​أخرى ، فيما يتعلق بالحفاظ على هذا ،
44: 51.2 عبر عشرات الملايين من السنين من تطور الخميرة ،
44: 55.2 هذه السلالات لها بالضبط.
44: 58.2 ما يبدو أنه نفس الآليات بالضبط.
45: 01.2 Bruxellensis ، التي تباعدت عن Saccharomyces.
45: 05.3 هذه السلالات لا تملكها ،
45: 07.1 لديهم نوع مختلف من التشكيل الجانبي الأيضي.
45: 09.2 bruxellensis هي خميرة أخرى
45: 13.1 له نفس النوع من نمط الحياة الصعب
45: 15.0 من حيث استخدام الكربون
45: 17.1 أن السكارومايس لديها ،
45: 18.2 ولها أيضًا حالة تشبه بريون GAR.
45: 20.3 حتى بومب التي تفرعت منذ مئات الملايين من السنين ،
45: 25.1 على الرغم من أن الآلية ليست متماثلة تمامًا ،
45: 27.2 لديه القدرة على التحول إلى حالة جينية
45: 31.2 التي تغير استقلابها وراثيًا ،
45: 34.0 كميات هائلة من المسافات التطورية.
45: 36.1 هذه القدرات على تبديل مصدر الكربون بطريقة وراثية ،
45: 40.3 بفعل العوامل البيئية ،
45: 42.2 تم حفظها.
45: 44.0 إذن ، لدينا هنا حقًا
45: 46.0 ما أعتبره المثال النهائي للتطور اللاماركي.
45: 49.1 لدينا اتصالات كيميائية
45: 52.1 بين بدائيات النوى وحقيقية النواة
45: 54.2 الذي يحول التمثيل الغذائي بطريقة وراثية ،
45: 58.1 والتعرض البسيط لخلايا الخميرة
46: 01.1 لهذا المركب الكيميائي
46: 03.2 تسبب لهم في تغيير بيولوجيتهم
46: 07.1 بطريقة وراثية
46: 09.1 لمئات الأجيال.
46: 14.1 لذا ، مرة أخرى ،
46:17.0 عند التفكير في جان بابتيست لامارك ،
46: 19.2 أعتقد أن الوقت قد حان لنعيد له كرامته.
46: 22.2 توجد آليات يتم من خلالها التغيير في البيئة
46: 25.2 يمكن أن تنتج سمات جديدة
46: 28.1 التي يمكن أن تنتقل إلى ذرية.
46: 31.0 إذن ، مرة أخرى ،
46: 32.3 أريد أن أنهي محاضرتي
46: 34.2 بالاعتراف بالعجب والرائع من الناس
46: 36.2 في مختبري
46: 37.3 الذين قاموا بهذا العمل على مر السنين.
46: 40.1 لقد تحدثت عن الأشياء التي فعلها كل منهم
46: 44.0 وإذا كنت مهتمًا بهذا العمل ،
46: 46.1 أود أن أحثكم حقًا على إلقاء نظرة على بعض الأوراق.
46: 49.1 أعتقد أنهم رائعون جدًا.
46: 52.0 شكرا لك.

  • الجزء الأول: طي البروتين في الأمراض المعدية والسرطان

فيما يتعلق بالبريونات ، هناك احتمال أن تكون البروتينات الأخرى بخلاف PRPC غير مطوية - علم الأحياء

الجسيمات المعدية الجديدة ، المسماة البريونات ، المكونة إلى حد كبير وربما فقط من بروتين واحد ، هي العوامل المسببة المحتملة لمجموعة من اعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية التي تنتج تدهورًا مميتًا في الوظائف الإدراكية والحركية. كما لو أن فكرة البروتين المُمْرِض القابل للانتقال ليست متناقضة بما فيه الكفاية ، تشير الدلائل إلى أن البروتين المسؤول يصل إلى حالة مُمْرِضة عن طريق الاختلال في الشكل الطبيعي الذي يحتوي على توزيع الأنسجة في كل مكان. تتم مراجعة الطبيعة الرائعة لهذه الأمراض وطبيعة عملية تحويل بروتين البريون كما نفهمها حاليًا.

أمراض البريون التي تنتقل عن طريق التلقيح وأكل لحوم البشر والوراثة الجينية

تم إثبات قابلية انتقال الكورو لأول مرة بعد التلقيح داخل الدماغ لمجانس دماغ كورو في الشمبانزي (Gajdusek et al. ، 1966) ، ولكن في نهاية المطاف تم افتراض أن انتقال العدوى كان يحدث عن طريق طقوس أكل لحوم البشر (Gajdusek ، 1977).

الشكل 1. النتائج المرضية العصبية في اعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية

(الصف العلوي) آفات البلاك في مرض كروتزفيلد جاكوب (CJD) (اللوحة الأولى) الشكل المتغير لـ CJD (vCJD) ، الذي ظهر مؤخرًا أنه قابل للانتقال إلى الرئيسيات من الماشية المصابة بمرض جنون البقر (اللوحة الثانية) وجيرستمان ستراسلر شينكر المرض (GSS) (اللوحة الثالثة). في اللوحة الأولى ، القسم ملطخ بـ PAS (تفاعل حمض-شيف الدوري) ويظهر آفة صفيحة مركزية تظهر مظهر "الكرة المسننة" النموذجية للوحة كورو). في اللوحة الثانية ، القسم ملطخ بـ PAS ويظهر عددًا مما يسمى "اللويحات الزهرية" النموذجية لـ vCJD ، في كل حالة مع آفة اللويحة المركزية محاطة بنمط يشبه الأقحوان من الفجوات. اللوحة الثالثة عبارة عن قسم محصن بالمناعة بعد التعقيم المائي بمصل مضاد لـ PrP ، مما يكشف عن وجود PrP في آفات البلاك في GSS.

(الصف الأوسط) التغييرات الإسفنجية النموذجية لمرض كروتزفيلد جاكوب. مقطع تم الحصول عليه من فأر مُعدّل وراثيًا مصابًا ، ويحمل جينًا وراثيًا وراثيًا للفأر والإنسان والفأر ، تم تطعيمه بجنس دماغ من حالة CJD متفرقة بشرية.

(الصف السفلي) تحليل Histoblot لقسم الدماغ من فرد مصاب بمرض كروتزفيلد ياكوب ومن فرد غير مصاب. يتم التلوين بالأجسام المضادة لـ PRP ، مما يُظهر تلطيخًا شديدًا لـ PrP في الوشاح القشري للفرد المصاب).

في حين أن معظم حالات مرض كروتزفيلد جاكوب متقطعة في الحدوث ، فإن انتقال العدوى الصبغي الجسدي السائد يمثل 10٪ من الحالات. تم إثبات الانتقال الأفقي لمرض كروتزفيلد جاكوب إلى الشمبانزي مبكرًا (جيبس وآخرون ، 1968) ، لكن الملحوظ بشكل خاص كان حالات انتقال بين البشر علاجي المنشأ ، من خلال زرع القرنيات المصابة أو حقن هرمون النمو المشتق من الغدة النخامية البشرية (انظر DeArmond and Prusiner ، 1996).

والأكثر إثارة للدهشة هو عدد حالات الإصابة بمرض كروتزفيلد_جاكوب المبكر مع أمراض غير نمطية تم الإبلاغ عنها مؤخرًا من بريطانيا العظمى (ويل وآخرون ، 1996 وانظر الشكل 1) ، والتي يُقترح أنها انتقلت عن طريق استهلاك اللحوم من الأبقار التي تعاني من مرض جنون البقر. ، وهو اعتلال دماغي إسفنجي وباء حديث في القطعان البريطانية (انظر أندرسون وآخرون ، 1996 ، فيما يتعلق بتطور الوباء). التقارير الأخيرة عن إنتاج داء كروتزفيلد ياكوب المتماثل إكلينيكيًا ومرضيًا في قرود المكاك عن طريق الحقن داخل المخ لمجانس دماغ من أبقار مصابة (لاسموزاس وآخرون ، 1996 ب) ، وخواص كيميائية حيوية مشتركة بين الحالات البشرية والاعتلال الدماغي الإسفنجي البقري (جنون البقر) (كولينج وآخرون ، 1996) ، تشير إلى أن مرض جنون البقر ينتقل إلى الإنسان.

تدخل البروتين

أدى ذلك إلى عدد من الفرضيات حول طبيعة العامل المعدي ، بدءًا من السكاريد المتكرر إلى مركب البروتين النووي (للمراجعة ، انظر Prusiner ، 1982). من بين هذه النماذج ، كانت هناك تكهنات متبصرة ، حيث اقترح جريفيث أن "تحويل" البروتين من شكل طبيعي مفضل بقوة إلى شكل آخر ، إما تلقائيًا أو عن طريق إدخال خارجي للتشكيل المتغير ، يمكن أن يفسر هذه الأمراض (جريفيث ، 1967).

ظلت الطبيعة الجزيئية للعامل المعدي غير مختبرة إلى حد كبير لمدة 15 عامًا حتى حقق ستانلي بروسينر وزملاؤه الإثراء الكيميائي الحيوي للنشاط المعدي وأظهروا ارتباطه ببروتين معين. في أوائل عام 1982 ، أبلغ Prusiner وزملاؤه عن إثراء 1000 مرة من عدوى سكرابي من تجانس الدماغ المصاب ، والذي تم تحقيقه من خلال سلسلة من الخطوات بما في ذلك ترسيب البولي إيثيلين غليكول ، وهضم نوكلياز المكورات الدقيقة ، وهضم بروتين K المحدود ، وطرد مركزي متدرج في كثافة السكروز (Prusiner et آل. ، 1982 Prusiner ، 1982). جاء أعلى نشاط من كسر في السطح البيني بين 25٪ و 60٪ سكروز ، حيث لوحظ تراكمات مكونة من مادة غير متبلورة وقضبان مفلطحة بقياس 25 نانومتر × 100-200 نانومتر. تم تعطيل النشاط المخصب بواسطة بروتيناز K ، ثنائي إيثيل بيروكربونات ، يوريا ، chaotropes ، الفينول ، و SDS ، ولكن لم يتم إلغاؤه بواسطة معاملات نوكلياز أو تشعيع الأشعة فوق البنفسجية. هذا السلوك ، النموذجي للبروتين ، أدى إلى الاسم الذي أرفقه Prusiner وزملاؤه ، "prion" ، للجسيمات المعدية البروتينية (Prusiner ، 1982 انظر أيضًا Prusiner et al. ، 1980).

حدد نفس العمال بروتينًا معينًا PrP مقاومًا للهضم المحدود للبروتيناز K ، والذي كان موجودًا على وجه التحديد في دماغ الهامستر المصاب ولكن ليس في الدماغ الطبيعي وأظهر انتقالًا نسبيًا في SDS-PAGE من 27 إلى 30 كيلو دالتون (Bolton et al. ، 1982 Prusiner وآخرون ، 1982). لا يمكن على الفور التمييز بين ما إذا كان هذا النوع ناتجًا ثانويًا للعدوى ، أو كان مسؤولًا بشكل مباشر ، على الرغم من أن التقوية المشتركة للبروتيناز K المقاوم PrP 27-30 مع العدوى قدم دليلًا ظاهريًا على أنه متورط في السببية. وبالمثل ، لوحظت هياكل القضبان لأول مرة بواسطة Merz et al. ، 1981 ، في المستخلصات المعالجة بالبروتيناز K للدماغ المصاب ووجدت أيضًا أنها تحتوي على المنتج الأساسي PrP 27-30. تبين أن المستحضرات المخصبة لهذه القضبان شديدة العدوى (Prusiner et al. ، 1983 Diringer et al. ، 1983) ، على الرغم من أن الدراسات اللاحقة أظهرت أن المستحضرات الخالية من الهياكل المرئية يمكن أن تكون معدية أيضًا. تمت ملاحظة التخصيب المشترك لـ PrP 27-30 والإصابة بالعدوى في بيئة أخرى ، عندما تم إجراء تنقية الانجراف المناعي لمستخلص المخ المصاب بالمنظفات الدهنية ، مما أظهر إثراءًا بمقدار 1000 ضعف لكل من PrP 27-30 والإصابة بالعدوى (Gabizon et al. ، 1988).

كان هذا متسقًا مع فكرة أن هناك ارتباطًا وثيقًا بين العدوى ووجود شكل ما من بروتين PRP. ومع ذلك ، على الرغم من سنوات من الجهد ، حتى في أنقى العينات ، فإن نسبة جزيئات PrP إلى الوحدات المعدية هي 105. في مثل هذه العدوى المنخفضة ، من المستحيل استبعاد احتمال أن تكون المكونات الأخرى ، أو التعديلات التساهمية ، مطلوبة للعدوى. ومع ذلك ، فقد ثبت أن المادة المعدية عالية النقاء تحتوي على أقل من جزيء واحد من الحمض النووي أكبر من 100 نانومتر لنسبة الجسيمات إلى العدوى بالقرب من الوحدة (Kellings et al. ، 1992). وبالتالي ، يبدو من المحتمل أن إثبات فرضية البروتين فقط سيتطلب إنتاج جزيئات معدية في المختبر من بروتين PrP المنقى (الذي يحتوي على مستوى من الشوائب أقل من جزء واحد لكل وحدة معدية).

بروتين البريون هو المضيف لعملية التحويل المشفرة

حددت الأجسام المضادة التي تم إنشاؤها ضد PrP 27-30 بروتين PrP ليس فقط في دماغ الحيوانات غير المصابة ولكن أيضًا في العديد من الأنسجة الحشوية مثل 33-35 كيلو دالتون من الأنواع المصابة بالجليكوزيلات ، وتسمى PrPC. كما لوحظ وجود بروتين بنفس الحجم في مستخلصات الدماغ المصابة بالسكراب. اللافت للنظر ، عندما تم إجراء عملية هضم محدودة للبروتيناز K ، تدهورت PrPC تمامًا ، في حين أن جزءًا من البروتين في الدماغ المصاب ، يُطلق عليه PrPSc ، تم قطعه جزئيًا فقط ، وإزالة 66 من الأحماض الأمينية الطرفية NH2 لإنتاج الأنواع PrP 27-30. وهكذا ، يبدو أن بروتين PrP يحتوي على حالتين مختلفتين على الأقل من حالات التوافق: حالة حساسة للبروتياز موجودة في كل مكان ، وواحدة مقاومة للبروتياز في حالة الإصابة. ربما يرتبط هذا السلوك المقاوم للبروتياز بالملاحظة الإضافية التي مفادها أنه في حين أن PrPC عبارة عن بروتين قابل للذوبان ، فإن شكل PrPSc غير قابل للذوبان بعناد ، ويتم توطينه في الكتل غير المتبلورة في الكسور المخصبة من الدماغ المصاب (على سبيل المثال ، Meyer et al. ، 1986). في أي حال ، تم الاعتماد على مقاومة الأنزيم البروتيني لشكل PrPSc للسماح باكتشاف PrPSc في الموقع في كل من التشخيص التجريبي والسريري. يتم تحقيق ذلك عن طريق المعالجة المسبقة ببروتينيز K لإزالة PrPC ، متبوعًا بمعالجة guanidine لفضح حواتم PrPSc من أجل تحديد موقع المناعة (Taraboulos et al. ، 1992 انظر الشكل 1 histoblot).

بالنظر إلى نفس الهيكل الأساسي لـ PrPC و PrPSc ، فإن العملية التي يتم من خلالها "تحويل" الحالة الطبيعية لبروتين PrP إلى الشكل المرتبط بالعدوى يبدو أنها تنطوي على تعديل ما بعد الترجمة أو تغيير في التشكل (على سبيل المثال ، Hope et al. ، 1986 ). فشل التوصيف الكيميائي الحيوي الواسع في العثور على أي فرق تساهمية بين بروتينات PrPC و PrPSc (على سبيل المثال ، Stahl et al. ، 1993). على النقيض من ذلك ، أظهرت القياسات الفيزيائية اختلافًا كبيرًا في التوافق في أشكال PrP. على سبيل المثال ، يشير التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء من فورييه والازدواج اللوني الدائري إلى أن المحتوى الحلزوني لشكل PrPC هو 40٪ ، مع وجود ورقة قليلة أو معدومة (Pan et al. ، 1993).

على النقيض من ذلك ، يحتوي نموذج PRP 27-30 على 50٪ ورقة و 20٪ فقط حلزوني (Caughey et al.، 1991 Pan et al.، 1993 Safar et al.، 1993). سمح هيكل الحل المقدم مؤخرًا لجزء من الماوس PrPC بتحديد مباشر لمحتوى البنية الثانوية لهذا الجزء من PrPC (Riek et al. ، 1996). يعد الاتفاق مع دراسة FTIR ممتازًا: من بين 109 من المخلفات القابلة للحل في أنواع PrP 121-232 ، يوجد 43 في اللولب (40٪) ، بينما توجد 8 بقايا فقط في خيوط قصيرين متوازيتين (7٪) (انظر الشكل 3 ب) ).

الشكل 2. نموذج تخطيطي لتحويل PrPC إلى PrPSc

في نموذج بلمرة التنوي ، يكون التحويل بين شكل PrPC (الدوائر) وشكل PrPSc (المربعات) سريعًا بطبيعته. ومع ذلك ، في حالة عدم وجود إجمالي كبير بما يكفي ليكون بمثابة نواة مستقرة ، تم تحديدها بواسطة مجموعة مربعات PrPSc ، فإن نموذج PrPC مفضل ديناميكيًا. في نموذج مساعدة القالب ، يكون تحويل PrPC أو التشكل المعدل ، PrPInt ، إلى PrPSc بطيئًا للغاية في حالة عدم وجود PrPSc ، ولكن عملية التحويل لا رجعة فيها بشكل فعال. إن PrPSc قادر على نشر نفسه عن طريق تحفيز تحويل جزيئات PrPInt الأخرى إلى شكل PrPSc. قد تشارك أيضًا عوامل إضافية غير محددة ، على سبيل المثال ، مرافق جزيئي ، في عملية التحويل (انظر النص).

الشكل 3. هيكل بروتين البريون

(أ) الهيكل الأساسي لـ PRP البشري الناضج. يظهر تسلسل البروتين الناضج ، البقايا 23-231 ، بعد المعالجة التحليلية للإشارة الإفرازية الطرفية NH2 والمنطقة الطرفية COOH خارج موقع مرساة GPI. يشار إلى الطفرات المتضمنة في المرض البشري الموروث باللون الأحمر ، فوق الخط ، وتظهر الأشكال المتعددة التي تحدث بشكل طبيعي كبسط / مقام على السطر ، باللون الأرجواني. تشير علامة النجمة إلى حدوث طفرة تنتج كودون توقف عند الحمض الأميني 145. كما تظهر المخلفات المتورطة في حواجز الأنواع ، بين الإنسان والفأر (مضاءة باللون الأزرق) ، وبين الفأر والهامستر (الخلفية باللون الأصفر). يظهر الهيكل الثانوي للمنطقة المقابلة 123-231 للماوس PrP ، المحدد من بنية NMR (Riek et al. ، 1996) ، أعلى التسلسل الأساسي ، مع خيوط ممثلة بالسهام واللولب بواسطة الأسطوانات.

(ب) هيكل مجال بروتين بريون الفأر PrP121-231. يظهر وجهان متعاكسان لبنية الماوس PrP121-231 التي تم تحديدها مؤخرًا بواسطة NMR (مأخوذة من Riek et al. ، 1996 ، بإذن). يتم عرض المخططات الشريطية في اللوحتين اليسرى ، تعرض الحلزونات الثلاثة والورقة القصيرة المضادة للتوازي ثنائية الشريطة. في اللوحة اليسرى العلوية ، يشير اللون الأخضر إلى بنية حلقة تم حلها جيدًا ، بينما يشير اللون الأرجواني إلى بنية حلقة تم حلها بشكل سيئ. تظهر رابطة ثاني كبريتيد باللون الأبيض. في اللوحة اليسرى السفلية ، تظهر السلاسل الجانبية المرتبطة بمرض البريون الموروث باللون الأحمر ، وتظهر المخلفات التي قد تكون متورطة في حاجز الأنواع بين الفأر والبشر باللون الأزرق (لا تظهر السلسلة الجانبية Q168). (لاحظ أن ترقيم السلسلة الجانبية يتوافق مع التسلسل البشري الموضح في [A]). يظهر موقعان للارتباط بالجليكوزيل يمكن الوصول إليه بواسطة المذيبات باللون الأخضر ورابط ثاني كبريتيد باللون الأصفر. تظهر مخططات الجهد الكهروستاتيكي في اللوحين الأيمن ، وتعرض الشحنة الموجبة على شكل شحنة زرقاء وسالبة مثل اللون الأحمر. تم اقتراح جانب من الجزيء الموضح في اللوحة العلوية على الأرجح لمواجهة غشاء ، في حين أن الجانب المعاكس سالب الشحنة (الألواح السفلية) قد يمثل سطحًا ملزمًا لرابط غير معروف حتى الآن (انظر النص).

عملية التحويل: PrPC الذاتية كهدف لـ PrPSc "المعدية"

ربما قدمت دراستان جينيتان مختلفتان أجريتا على الفئران أقوى دليل على أن الجسيمات المعدية تتولد من بروتين PrPC الداخلي. في إحداها ، لوحظ مرض البريون العفوي في الفئران المعدلة وراثيًا غير الملقحة التي تعبر عن الفئران المعدلة وراثيًا مع استبدال مماثل لتلك الموجودة في مرضى GSS (Hsiao et al. ، 1990 Hsiao et al. ، 1994 Telling et al. ، 1996a). الأهم من ذلك ، أن متجانسات الدماغ من هذه الفئران يمكن أن تنقل مرض البريون عند تلقيحها في الفئران المعدلة وراثيًا التي تعبر عن مستويات منخفضة من نفس بروتين PRP الطافر ، والذي لن يؤدي إلى الإصابة بالمرض بطريقة أخرى (Hsiao et al.، 1994 Telling et al.، 1996a). وهكذا ، يبدو أن جميع المكونات المطلوبة لتكوين جزيئات معدية موجودة داخليًا في الفئران. علاوة على ذلك ، يبدو أن إزالة جين PrP الداخلي في الدراسة الأخيرة أدى إلى ظهور مبكر للمرض وعلم أمراض أكثر شدة في السلالة المعدلة وراثيًا غير المحصنة ، مما يعكس أن وجود PrP من النوع البري يتداخل بطريقة ما مع إنتاج المرض من الجينات المتحولة الطافرة.

في طريق ثانٍ من الدراسة ، تم إثبات الحاجة إلى بروتين PrPC في توليد العدوى بشكل مباشر ، حيث كانت الفئران التي تعاني من اضطراب في جين PrP الداخلي (Prnp0 / 0) مقاومة لمرض البريون وغير قادرة على توليد جزيئات معدية جديدة (B eler et al. ، 1993 Prusiner et al. ، 1993). الفرضية المباشرة التي اقترحتها هذه الملاحظات هي أن PrPC الداخلي يتم تحويله إلى تشكّل PrPSc من خلال عمل شكل معدي من جزيء PrP. ومع ذلك ، نظرًا للنشاط النوعي المنخفض حتى أنقى عينات PrPSc والملاحظة أنه في ظل بعض الظروف ، يبدو أنه يمكن أن يكون هناك مرض وعدوى في حالة عدم وجود مادة مقاومة للبروتياز (على سبيل المثال ، فئران GSS) ، لا يزال من الممكن أن يختلف الشكل المعدي لـ PrP عن شكل PrPSc المقاوم للبروتياز.

ينتج التحويل أسعارًا خاصة بالمضيف ويقيده "العوائق" بين الأنواع

كما هو متوقع لتفاعل التحويل المتماثل الذي يتم فيه إنشاء PrPSc جديد من PrPC الداخلي ، عندما تم تحديد أنواع PrPSc في أدمغة الفئران المعدلة وراثيًا التي تعبر عن الهامستر PrPC بعد التحدي مع بريونات الهامستر ، لوحظ بروتين PrPSc الهامستر ( Prusiner وآخرون ، 1990). في المقابل ، إذا تم تلقيح الحيوانات المعدلة وراثيًا ببريونات الفأر ، فقد لوحظ وجود PrPSc في الدماغ المصاب.

تم فحص الموقع في بنية PrPC للتفاعل المتماثل مع PrPSc عن طريق إنتاج فئران معدلة وراثيًا تحمل جينات خيمرية. عندما تم استبدال الجزء الأوسط من تسلسل الهامستر (الكودونات 94-188) ، التي تختلف في 5 بقايا من الماوس ، بالمنطقة المقابلة من الفئران المحورة وراثيا ، لوحظ أن الفئران المعدلة وراثيا أصبحت عرضة لبريونات الهامستر ، مما أدى إلى إنتاج ، كما هو متوقع ، خيمري PrPSc (سكوت وآخرون ، 1993 وانظر الشكل 3 أ).

التحويل في المختبر

دعمًا للاقتراح القائل بأن التفاعل في المختبر أعاد إنتاج ذلك في الجسم الحي ، فإن خصوصية الأنواع في تفاعل التحويل بين الهامستر والفأر وفأر الهامستر تم استنساخها عن طريق التفاعل في المختبر (Kocisko et al. ، 1995). علاوة على ذلك ، كان هناك الحفاظ على خصوصية "السلالة" في المختبر (تمت مناقشتها أدناه) ، بقدر ما كانت أنماط مقاومة البروتيناز K المميزة لـ PrPSc من سلالتي بريون المنك ، والتي من المفترض أنها تعكس مطابقة PrPSc مختلفة ، قابلة للتكرار في النظام المختبر (Bessen et al. ، 1995).

نماذج لتحويل PrPC إلى PrPSc

في أحد النماذج ، يعد تكوين PrPSc عملية بلمرة تعتمد على التنوي. في حالة عدم وجود تجميع موجود مسبقًا ، يكون التحويل بين PrPC و PrPSc قابلاً للعكس ، لكن مونومر PrPSc أقل استقرارًا من PrPC. ومع ذلك ، فإن مجاميع PrPSc تعزز تحويل PrPC من خلال الارتباط بتكوين PrPSc غير المرغوب فيه وتثبيته. وبالتالي يكمن الحاجز أمام عملية التحويل المستقرة في مستوى عملية التنوي الأولية ، حيث لا يفضل تكوين مجاميع منخفضة الترتيب ، نظرًا لأن الطاقة المجانية المكتسبة من التفاعلات بين الجزيئات لا تفوق التكلفة الحتمية للربط حتى نواة ذات حجم أدنى تم تحقيقه.

إن مطلب تكوين النواة قبل أن يكون التحويل مستقرًا يتنبأ بخصائص معينة لعملية التجميع ، بما في ذلك الاعتماد على تجاوز تركيز البروتين الحرج للتكوين الأولي للركام ، والحركية التي تعرض مرحلة التأخر. يبدو أن عملية التحويل في المختبر تظهر مثل هذه الميزات (Caughey et al. ، 1995) ، ولكن ما إذا كانت نواة PrPSc موجودة بالفعل غير واضح من تصميم الدراسة. يميل الحجم الكبير نسبيًا للنواة المستقرة الدنيا إلى جعل مثل هذا الجسيم غير قابل للذوبان ، وبالتالي يمكن أن يفسر الملاحظة في التفاعل في المختبر بأن الكسور التي تحتوي على مجاميع PrPSc عالية الترتيب أكبر من 300 كيلو دالتون في الحجم يمكن أن تتوسط في التحويل إلى مقاومة البروتياز بينما لا تستطيع الكسور الأصغر حجمًا. وبالتالي فإن العدوى ستلتف على الخطوة البطيئة للتنوي عن طريق إدخال "بذرة" تبدأ في التجمع.

في الآلية المقترحة الثانية ، يكون شكل PrPSc بطبيعته أكثر استقرارًا من PrPC ، ولكن يتعذر الوصول إليه حركيًا (Prusiner ، 1991 الشكل 2). في هذه الحالة ، يمكن أن يعزز PrPSc التحويل عن طريق تحفيز إعادة ترتيب جزيء من PrPC ، أو وسيط غير مستقر جزئيًا ، إلى تكوين PrPSc الأكثر استقرارًا (الشكل 2). تعتمد العدوى بعد ذلك على قدرة جزيء PrPSc على الارتباط وتحفيز تحويل الجزيئات الوسيطة الموجودة. من خلال نموذج المساعدة هذا ، تنتج الأمراض الموروثة وراثيًا من الطفرات التي تزيد من عدد سكان المتوسط ​​غير المستقر و / أو تعزز المعدل الذي يتحول فيه هذا النموذج تلقائيًا إلى PrPSc.

لكل من الآليتين المقترحتين ، هناك سوابق مادية. في حالة بلمرة التنوي ، هناك تشابه مع بلمرة التوبولين ، ونمو البلورات ، وتكوين الهيموجلوبين المنجلي ، وتجميع القفيصة الفيروسية ، وبلمرة السوط البكتيري. قد تكون البلمرة السوطية مفيدة بشكل خاص. تصبح وحدة المونومر القابلة للذوبان ، فلاجيلين ، مدمجة في النهاية المتزايدة للسوط (Asakura et al. ، 1964 Asakura et al. ، 1966). تشغل المونومرات في المحلول ، حتى عند التركيز الملي مولاري تقريبًا ، تشكلاً غير قادر على التنوي تلقائيًا ، ولكن إذا تم وضع بذرة من السوط المجزأ في الخليط ، فإن البلمرة تحدث بسرعة. ومن المثير للاهتمام ، أن مونومرات البلمرة يمكن أن تفترض تشكيل مادة بذرة غير متجانسة ، مما يعكس سلوكًا "نموذجيًا". وتجدر الإشارة إلى أنه بينما تتبنى "المجاميع" السابقة بنية متكررة منتظمة ، فلا يوجد شيء في الفيزياء تقوم عليه عملية التنوي التي تتطلب أن يكون للكتل المتكونة ترتيب بعيد المدى.

هناك أيضًا سابقة لآلية التحويل المحفزة المدعومة بالقالب ، والتي يكون فيها PrPC عبارة عن تشكيل غير مستقر لا يشكل تلقائيًا PrPSc الأكثر استقرارًا بأي معدل ملموس. خلال السنوات القليلة الماضية ، لوحظ أن عددًا من البروتينات تشغل مثل هذه التوافقات تحت التحكم الحركي ، أي أنها مفصولة عن الحد الأدنى الحقيقي للطاقة الحرة بواسطة حاجز كبير. وتشمل هذه هيماجلوتينين الإنفلونزا (Baker and Agard ، 1994a) ، وعائلة السربين لمثبطات الأنزيم البروتيني (Sifers ، 1995) ، وعددًا من البروتياز بما في ذلك بروتين السبيتيزين والليتتيك (Baker and Agard، 1994b). هذه الحالة الأخيرة من الأنزيم البروتيني ألفا ليتيك تكشف بشكل خاص.

هنا ، يكون التحويل البيني بين وسيط يشبه الكريات المنصهرة ، I والحالة الأصلية ، N ، بطيئًا للغاية ، مما يسمح بتحويل ضئيل أو معدوم على مدار الشهر (مما يعكس حاجزًا قدره 25 كيلو كالوري / مول). ومع ذلك ، يتم تسريع التحويل بشكل كبير عن طريق ربط منطقة البروببتيد التي تحدث بشكل طبيعي ، سواء في رابطة الدول المستقلة أو عبر ، مما يسمح للطي إلى N في غضون دقائق (يقلل البروببتيد الحاجز بمقدار 14 كيلو كالوري / مول). يثير هذا السلوك احتمال أن يكون طي PrP أيضًا تحت التحكم الحركي ، مع تفضيل الديناميكا الحرارية لحالة PrPSc ولكن لا يمكن الوصول إليها حركيًا. يمكن أن ينتج مرض البريون المعدي بعد ذلك إذا كان PrPSc قادرًا على تسريع تحويل PrPC إلى PrPSc بطريقة مماثلة للتحويل المحفز بين حالات I و N لبروتياز -lytic.

من المهم ملاحظة أن آليات التنوي والتحويل المحفز لا يستبعد أحدهما الآخر. على سبيل المثال ، يمكن أن تكون هناك آلية هجينة يحفز من خلالها سطح الركام ، الذي يتكون في البداية من خلال عملية تنوي ، التغيير التوافقي للمونومرات غير المحولة.في الواقع ، في حالة تكوين الأسواط في المختبر ، تظهر الدراسات الحركية تأخرًا بين الدمج الأولي والقابل للانعكاس والملزم والمستقر في السوط (Asakura ، 1968). علاوة على ذلك ، تشير دراسات الرنين المغناطيسي النووي إلى أن نهايتي NH2 و COOH من فلاجيلين ، المضطربتين في المونومرات في المحلول ، يتم ترتيبها أثناء عملية البلمرة (Aizawa et al. ، 1990). عن طريق القياس ، يبدو من الجذاب اعتبار أن PrPC يمكن تحويله بهذه الطريقة ، بعد تفاعل أولي مع مجموع PrPSc.

تقدم أمراض تكوين الأميلويد الأخرى فرصة إضافية لفحص آلية إعادة الترتيب التوافقي. هناك ما لا يقل عن 15 مرضًا بشريًا يمكن أن يحدث فيها تراكم لبروتين معين في ألياف مميزة غير قابلة للذوبان تُعرف باسم أميلويد ، والتي يتراوح قطرها عادةً بين 60 و 100 `` وتظهر الانكسار المميز عند تلطيخها بصبغة الكونغو الأحمر (للمراجعة ، انظر كيلي ، 1996). تؤدي أمراض الأميلويد هذه إلى مجموعة متنوعة من العروض السريرية المختلفة ، والتي تعتمد على مواقع ترسب الأميلويد ، وتشمل مرض الزهايمر ، حيث يحدث التنكس العصبي بالاقتران مع ترسب بروتين الأميلويد.

على الرغم من الطيات المتميزة في الحالة الأصلية ، تخضع جميع البروتينات المتورطة في هذه الأمراض لتغييرات توافقية إلى بنية مشتركة في ليف الأميلويد ، وهو هيكل متقاطع متقاطع حيث يتم محاذاة الخيوط بشكل عمودي على محور ألياف الأميلويد. تشير دراسة حديثة حول حيود الألياف باستخدام إشعاع السنكروترون إلى أنه ، في الواقع ، يتم وضع الصفائح بشكل عمودي على محور الألياف ويتم ترتيبها على شكل حلزون مستمر (Blake and Serpell ، 1996). كما هو الحال مع مرض البريون ، يمكن أن تبدأ داء الأميلويد الأخرى عن طريق الطفرات الموروثة في تسلسل الترميز المعني ، والتي من الواضح أنها تزعزع استقرار الحالة الأصلية لهذه البروتينات ، مما يمكنها من إعادة ترتيب التشكل الشائع في الأميلويد. تم إثبات عدم الاستقرار هذا بأناقة مؤخرًا بالنسبة لاثنين من متغيرات الليزوزيم النشواني المنقى بينما كانا نشطين إنزيميًا وتبلوران في مطابقة تقريبًا للنوع البري ، فقد أظهروا حماية قليلة أو معدومة من تبادل الديوتيريوم عند احتضانهم في محلول عند 37 درجة مئوية ، على عكس النوع البري (بوث وآخرون ، 1997). ومع ذلك ، فإن ألياف الليزوزيم المعزولة من مادة المريض تحتوي فقط على الليزوزيمات الطافرة التي لم يتم تجنيد البروتين من النوع البري الموجود في الأفراد غير المتجانسين. هذا يؤكد الاختلاف الرئيسي الذي يميز مرض البريون عن داء الأميلويد الأخرى ، أي أن الشكل المجمع لـ PrP قادر أيضًا على تعزيز إعادة ترتيب البروتين غير المطفر ، مما يسمح بانتقال المرض.

توفر الدراسات الحديثة مع الداء النشواني الآخر ، وهو اعتلال الأعصاب النشواني العائلي ، مزيدًا من التبصر في عملية التحويل النشواني (Kelly ، 1996 Lai et al. ، 1996). البروتين المتضمن ، ترانستريتين (TTR) ، هو ، في شكله الأصلي ، متماثل متجانس تكون وحداته الفرعية عبارة عن شطائر ذات ثمانية شرائح. في المختبر ، عند التعرض للأس الهيدروجيني 4-5 ، يتفكك TTR إلى المونومرات التي تخضع لإعادة الترتيب الهيكلي العالي ، ويترتب على ذلك تكوين الأميلويد (Lai et al. ، 1996). كما هو الحال مع تحويل البريون ، يمكن أن يكمن التحكم في تكوين أميلويد TTR إما في خطوة إنتاج ركام الأميلويد أو في خطوة إعادة ترتيب المونومر ، مما يستدعي التحكم الحركي. وقد لوحظت كلا الآليتين مع TTR في المختبر. دعماً لخطوة التنوي ، لوحظ أن تكوين ليفي يظهر مرحلة تأخر ويتم تسريعها بعد البدء بإضافة مونومر أميلويدوجينيك. لدعم التحكم الحركي ، تم تكوين كمية أكبر من TTR amyloid عند الرقم الهيدروجيني 4.4 أثناء الانكسار من المُحول أكثر مما لوحظ بدءًا من البروتين الأصلي ، مما يعكس حاجزًا حركيًا بين وسيط amyloidogenic و tetramer الأصلي.

وهكذا ، بالنسبة لـ TTR ، بينما لوحظ كلا النوعين من التحكم في المختبر ، لا يزال من غير الواضح ما هي الخطوة التي تحدد المعدل في الجسم الحي. ما هو ارتفاع الحاجز الحركي لتكوين شكل الأميلويدوجينيك في درجة الحرارة الفسيولوجية ، ودرجة الحموضة ، والقوة الأيونية؟ على وجه الخصوص ، بدون التكوين المحفز للوسيط النشواني ، كيف يمكن أن يكون هناك تراكم كافٍ لهذا الوسيط لتشكيل نواة مستقرة من شأنها تعزيز البلمرة الفعالة؟

بدلاً من ذلك ، إذا كان الحاجز أمام إنتاج المادة الوسيطة مرتفعًا جدًا في الجسم الحي بحيث يكون الحدث التحفيزي مطلوبًا ، فما الذي يتوسط مثل هذا الحدث في غياب البروتين المحول الموجود مسبقًا؟ أخيرًا ، نظرًا لملاحظة ظاهرة البذر في المختبر ، لماذا يبدو أن مجاميع TTR غير معدية على عكس البريونات؟ هل هذه خاصية للاستقرار الأكبر لـ PrPSc؟ أو هل تتم معالجة المجاميع ذات الصلة بشكل مختلف بواسطة أنظمة الأعضاء المختلفة المعنية؟

فيما يتعلق بمثل هذا الاختلاف في علم وظائف الأعضاء ، يبدو أن هناك ملاحظتين جديرتين بالملاحظة. في حالة TTR ، تم مؤخرًا عرض آلية لإزالة ألياف TTR (تان وآخرون ، 1995) ، وفي حالة مرض البريون ، لوحظ أنه حتى بعد التلقيح داخل الدماغ للفئران بالبريونات ، هناك الاكتساب المبكر للعدوى في الطحال ، قبل وقت طويل من ظهور العدوى في الدماغ (Eklund et al. ، 1967 Kimberlin and Walker ، 1979 Weissmann et al. ، 1997). تماشياً مع خطوة النسخ المتماثل الأولية في الجهاز اللمفاوي الذي يفضل الغزو العصبي ، كانت فئران SCID مقاومة نسبيًا لمرض الجهاز العصبي المركزي بعد التلقيح داخل الصفاق (6 فقط من أصل 18 حيوانًا) ، مقارنة مع رفقاء القمامة ذوي الكفاءة المناعية (13 من 14 حيوانًا) (Lasm zas et آل ، 1996 أ انظر أيضًا Kitamoto et al. ، 1991). من المفترض أن حيوانات SCID التي طورت المرض اكتسبت عدوى الجهاز العصبي المركزي عن طريق الانتشار العصبي المباشر ، واقترحت في الدراسات المبكرة أن تمتد من الجهاز العصبي المحيطي إلى الحبل الشوكي إلى الدماغ (على سبيل المثال ، Kimberlin and Walker ، 1979).

"سلالات" بريون: عدة مطابقة PrPSc مميزة

يمكن أن تمثل هذه المطابقات المختلفة إما هياكل ثلاثية مختلفة أو ، بدلاً من ذلك ، مجموعات رباعية مختلفة من نفس الطية. يبدو أن الحالة الأخيرة تذكرنا بقدرة العديد من البروتينات على حزم أشكالها الأصلية في شبكات بلورية مختلفة ، أو تجميع خيوط سوطية ، حيث تؤدي إضافة بذور مختلفة إلى تكوين هياكل متميزة. يمكن أن يكون هذا التنوع كبيرًا ، كما هو الحال في موضوع التبلور الشائع ، وهو ليسوزيم بيض الدجاج ، والذي يظهر أنه يتراكم في خمس مجموعات فضاء بلورية مختلفة على الأقل.

بدلاً من ذلك ، يظل من الممكن وجود تعديلات مثل الارتباط بالجليكوزيل المرتبط بـ N والتي تمنح خصائص خاصة بالسلالة ، على الرغم من أن هذا التعديل لا يبدو ضروريًا لاكتساب PrPSc المقاوم للبروتيناز K في نظام خلية مستنبت (Taraboulos et al. ، 1990). بغض النظر عما إذا كان التشكل أو الاختلافات التساهمية هي المسؤولة ، يبدو من الممكن أن الخصائص الخاصة بالسلالة لوقت الحضانة وتوطين الدماغ قد تعكس استهداف أشكال مختلفة من PrPSc لخلايا معينة من الجهاز العصبي المركزي. ثم تنقل هذه الخلايا الشكل نفسه إلى الجزيئات المحولة حديثًا (Hecker et al. ، 1992 Weissmann et al. ، 1997).

في حين أن الاختلافات الهيكلية الأولية ليست ضرورية لإنتاج سلالات مختلفة ، فقد تم الإبلاغ مؤخرًا عن مثال على أصل التسلسل الأولي لخصائص السلالة في مرض البريون البشري (Telling et al. ، 1996b). يرتبط FFI البشري D178N بـ PrPSc المقاوم للبروتيناز K البالغ 19 كيلو دالتون بعد إزالة الجليكوزيل ، بينما يرتبط كل من CJD العائلي والمتقطع بأنواع 21 كيلو دالتون. يؤدي تلقيح دماغ الإنسان المعني إلى الفئران المحذوفة من Prp التي تحتوي على جين متحور وراثي من الفئران البشرية (MHuM) إلى إنتاج مرض مرتبط بـ PrPSc الحجم على التوالي ، مما يشير إلى أن النوعين المتميزين من PrPSc يمكنهما تشكيل هيكل MHuM PrP الأساسي الفردي في بنية مختلفة المطابقات.

تم التأكيد مؤخرًا على أهمية دراسة أصل وطبيعة الاختلافات في السلالات من خلال تقارير عدد من حالات داء كروتزفيلد جاكوب التي يبدو أنها مرتبطة بوباء مرض جنون البقر في الماشية البريطانية (ويل وآخرون ، 1996). على الرغم من قلة عدد الحالات ، يشير عدد من الملاحظات إلى أن nvCJD يمثل مرضًا جديدًا يختلف عن مرض كروتزفيلد جاكوب المتقطع. أولاً ، nvCJD له علم أمراض متميز يتميز بوفرة "لويحات مزهرة" مزينة بنمط يشبه الأقحوان من الفراغ (الشكل 1). ثانيًا ، هناك عمر أقل بكثير من ظهور مرض كروتزفيلد جاكوب المتقطع. الفكرة القائلة بأن nvCJD يمكن أن ينتقل من الماشية إلى الرئيسيات كانت مدعومة بالملاحظة التي مفادها أن التلقيح داخل الدماغ لمستخلص الدماغ المصاب بمرض جنون البقر في قرود المكاك أنتج أمراضًا وأمراضًا تشبه تلك الموجودة في مرضى nvCJD (Lasm zas et al. ، 1996b).

أثار هذا احتمال أن يكون nvCJD سلالة تم تحديدها حديثًا من البريون والتي كانت أقل تقييدًا بواسطة حاجز الأنواع. تم دعم ذلك مؤخرًا من خلال الدراسات التي تفحص نمط أنواع PrPSc المقاومة للبروتيناز K من مرضى nvCJD ، ولا سيما مقارنة الأنواع ثنائية ، وأحادية ، وغير الجليكوزيلية مع تلك الموجودة في متجانسات الدماغ للمرضى الذين يعانون من مرض كروتزفيلد جاكوب المتقطع أو علاجي المنشأ ، والمتجانسات. من الحيوانات المصابة بمرض جنون البقر بما في ذلك القطط وقرود المكاك (كولينج وآخرون ، 1996). لوحظ أن nvCJD يشترك في نمط شائع مع الحيوانات المصابة بمرض جنون البقر ، يختلف عن نمط CJD المتقطع أو المكتسب. كانت الأنواع ثنائية الجليكوزيلات المقاومة للبروتيناز K بارزة بشكل خاص ، مما أثار تساؤلات حول ما إذا كان هذا الشكل من PrPC أكثر عرضة للتغير التوافقي بوساطة مرض جنون البقر أو ما إذا كانت مجموعة من الخلايا التي تنتج بشكل تفضيلي PrP ثنائي الجليكوزيلات يمكن استهدافها بسهولة أكبر بواسطة BSE (Aguzzi و Weissmann ، 1996).

عملية التحويل في الجسم الحي

أظهرت دراسات إضافية في نظام الخلايا المستنبتة أن التحويل إلى PrPSc يمكن حظره عن طريق إضافة فوسفوليباز C خارجي المنشأ أو عن طريق البروتياز ، مما يشير إلى أن PrPC يخضع للتحويل إما على سطح الخلية أو بعد الاستيعاب من سطح الخلية إلى مسار الالتقام ( Caughey and Raymond، 1991 Borchelt et al.، 1992). دعماً لمتطلبات الاستيعاب ، فإن الحضانة ذات درجة الحرارة المنخفضة (18 درجة مئوية) ، والتي تؤخر الالتقام الخلوي ، أعاقت أيضًا إنتاج PrPSc (Borchelt et al. ، 1992). أشارت الجهود الإضافية لتحسين التوطين إلى أن البروتينات المثبتة على GPI تتمركز على سطح الخلية في غزوات غشاء البلازما الغنية بالكوليسترول والتي تكون Triton X-100 غير قابلة للذوبان ، والمعروفة باسم DIGS (أغشية المنظفات غير القابلة للذوبان المخصبة بالجليكوسفينجوليبيد) (البني والورد ، 1992 سمارت وآخرون ، 1995). دعم دور مثل هذه المقصورة ، فإن معالجة نظام الخلايا المستنبتة بمثبط تخليق الكوليسترول الحيوي ، لوفاستاتين ، أعاقت عملية التحويل ، ولكن لم يكن من الواضح ما إذا كان هذا التأثير قد توسط بفشل PrPC في الوصول إلى سطح الخلية أو عن طريق تعطيل DIGS حيث قد يتم التحويل (Taraboulos et al. ، 1995). يتم إلقاء مزيد من عدم اليقين من خلال الملاحظة التي مفادها أن غياب مرساة GPI من PrP المقطوع يثبط لكنه لم يمنع إنتاج أنواع PrPSc المقاومة للبروتيناز K في الخلايا المستزرعة (Rogers et al. ، 1993).

مهما كانت الأجزاء المحددة المعنية ، يبدو من الواضح أن PrPC يصل إلى سطح الخلية وأن هذا التوطين قد يجعله هدفًا يسهل الوصول إليه لـ PrPSc الخارجية ، على الرغم من أنه يبدو من الواضح أيضًا أن PrPSc المقدمة من خارج الخلية يمكن أن تستوعب نفس المسار مثل PrPC والتوسط في التحويل داخليًا. أيًا كان الموقع ، فإن فكرة أن التحويل يمكن أن يحدث في حجرة غشائية معينة تحتوي على مجموعة فرعية معينة من البروتينات لديها إمكانية لدراسات إعادة التكوين. إذا كانت هذه المقصورة المحتوية على PrPC قابلة للعزل ككسر غشاء Triton غير قابل للذوبان منخفض الكثافة ، فيجب أن يكون من الممكن اختبار التحويل مع الجزء المعزول ، مما قد يسمح بتحديد حدود المكونات الضرورية للتحويل.

تشير الدراسات المعدلة وراثيًا الحديثة حول قابلية الفئران التي تعبر عن الفأر البشري الوهمي PrPC إلى أن عامل مضيف واحد على الأقل بخلاف PrPC ، والذي يُطلق عليه مؤقتًا العامل X ، قد يكون متورطًا في القابلية للإصابة (Telling et al. ، 1995). من المتصور أن العامل X يمكن أن يكون مساعدًا جزيئيًا يرتبط بـ PrPC ويساعد في تغيير شكله. تأتي سابقة لمشاركة المرافِق في عملية التحويل من الدراسات الحديثة في الخميرة ، حيث يمكن تحويل المنتج المترجم خلويًا للجين SUP35 ، المتضمن في الإنهاء متعدية ، إلى جزيء مجمع غير نشط بيولوجيًا ، مما يمنح نمطًا ظاهريًا من قمع اللامعنى (PSI +) (تشيرنوف وآخرون ، 1995 باتينو وآخرون ، 1996 باوشكين وآخرون ، 1996 انظر أيضًا Masison and Wickner ، 1995).

يبدو أن مجاميع SUP35 تعمل كنواة ، مما يعزز تجميع بروتين SUP35 المركب حديثًا ، مما يسمح بانتشار حالة PSI + بطريقة مماثلة لعملية تحويل PrPC-to-PrPSc. بشكل مثير للدهشة ، وُجد أن صيانة حالة PSI + تعتمد على المرافقة الجزيئية ، Hsp104 ، وهي بنية حلقة مفردة متجانسة الهكساميريك كبيرة مع موقعين لربط ATP في كل وحدة من وحداتها الفرعية ، والتي سبق أن ثبت أنها تميل إلى فصل مجاميع البروتين المنتجة بالصدمة الحرارية (بارسيل وآخرون ، 1994). بشكل ملحوظ ، أدى حذف Hsp104 أو الإفراط في التعبير عنه إلى اختفاء متوافق لمجموعات SUP35 وفقدان حالة PSI +. في حالة تحويل PrP ، لم يتم تحديد مكون مرافق عام مثل Hsp104 حتى الآن في المواقع الخلوية حيث يبدو أن التحويل يحدث.

الدراسات الهيكلية لـ PRPC

يتميز الهيكل الثانوي لـ PrP121-231 بثلاث حلزونات وخيوط قصيرة مضادة للتوازي (الشكل 3 ب). يتكهن كل من Glockshuber و Wuthrich وزملاء العمل بأن هذه الميزة الأخيرة يمكن أن تكون "موقع تنوي" للانتقال المطابق إلى نموذج PrPSc الغني بالورق ، والذي من المفترض أن يتضمن الحلقات المجاورة. ومن المثير للاهتمام ، أن تعدد أشكال الميثيونين / فالين يؤثر على التخلص من مرض كروتزفيلد_جاكوب (CJD) في أحد هذه الخيوط. إن ملاحظة أن تغاير الزيجوت لـ Met / Val في هذا الموضع هو وقائي (Palmer et al. ، 1991) يترك المرء يتساءل عما إذا كانت هذه السلاسل قد تكون أيضًا متورطة في اتصالات بين الجزيئات تشارك إما في عملية التحويل أو في تجميع PrPSc.

يكشف تحليل الخصائص السطحية لجزيء PrP121-231 عن وجهين متباينين ​​(الشكل 3 ب). أحدهما موجب إلكتروستاتيكيًا بشكل عام ولكنه يحتوي على بقع متشابكة كارهة للماء ، مما يشير إلى أنه يمكن أن يواجه غشاء الخلية. على النقيض من ذلك ، فإن الوجه المقابل سالب إلكتروستاتيكيًا ، ويحتوي على موقعي الارتباط بالجليكوزيل. Riek et al. تشير إلى أنه يمكن أن يكون موقعًا لربط ترابط غير معروف حتى الآن. (هل يمكن أن يكون هذا PrPC نفسه ، على خلية أخرى ، على سبيل المثال؟) بالإضافة إلى ذلك ، يحمل هذا السطح عند حافة واحدة تحتوي على اللولب الأول ، وهي منطقة مقترحة للعمل كموقع ربط يمكن الوصول إليه لـ PrPSc. تحتوي هذه المنطقة على 5 من 14 من المخلفات المتورطة بواسطة الدراسات الوراثية المعدلة وراثياً لتكون مهمة إما لحاجز أنواع الفأر البشري أو الفأر الهامستر (الشكل 3 أ والشكل 3 ب). تقع ثلاثة من المخلفات المتبقية المشاركة في حاجز الأنواع على الحافة المقابلة للجزيء ، وتقع في منطقة حلقة بين الخيط الثاني واللولب الثاني (يظهر 166 فقط في الشكل 3 ب). تشكل المخلفات الخمسة المتبقية موقع ربط PrPSc مفترض ثالثًا يقع بين البقايا 90 و 122 ، وهي منطقة غير موجودة في الهيكل.

ومن المثير للاهتمام ، أن مواقع حاجز الأنواع ومواقع التخلص من الطفرات البشرية تبدو ، حتى الآن ، متنافية. في حين أن المنطقة بما في ذلك اللولب 1 يبدو أنها تحدد حاجز الأنواع ، فإن الطفرات البشرية تتجه إلى خريطة المرض إلى منطقة الحلزونات الأخرى ، مع ثلاثة خرائط في النواة الكارهة للماء وثلاثة على السطح السالب الكهروستاتيكي. يمكن أن تؤدي هذه الطفرات ، في المقابل ، إلى زعزعة استقرار البنية أو التأثير على ارتباط الترابط.

مع وجود معلومات هيكلية من هذا النوع في متناول اليد الآن ، سيكون من الممكن إجراء مجموعة من دراسات الهيكل والوظيفة المتعلقة بمناطق حاجز الأنواع والطفرات البشرية لعملية التحويل. على سبيل المثال ، ينبغي أن يكون من الممكن تقييم الأهمية النسبية للمناطق الهيكلية الثلاثة المتورطة في حاجز الأنواع. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المسوخ المصمم مع انخفاض أو زيادة استقرار PrPC ، والذي يتم قياسه في المختبر باستخدام البروتين المؤتلف المنقى ، سيجعل من الممكن اختبار ما إذا كان عدم استقرار بنية PrPC الأصلية يسهل التحويل في الجسم الحي. أخيرًا ، قد توفر الأجسام المضادة المتولدة ضد الببتيدات المدفونة في بنية PrPC الأصلية كواشف للكشف على وجه التحديد عن شكل PrPSc. بينما تستسلم PrPC أخيرًا للتحليل الهيكلي ، على النقيض من ذلك ، في حالة عدم وجود بروتوكولات لإذابة PrPSc ، قد تتطلب المعلومات الهيكلية على النموذج المحول تقنيات غير محلولة مثل الحالة الصلبة NMR (على سبيل المثال ، Heller et al. ، 1996).

ما الذي ينتج مرض البريون؟ هل هو نقص في PrPC أم إنتاج PrPC؟

من ناحية أخرى ، فشلت هذه السمات السريرية والمرضية لنقص PRPC في تلخيص تلك الخاصة بمرض البريون الكلاسيكي. على العكس من ذلك ، هل يمكن أن يؤدي إنتاج PrPSc وحده إلى الإصابة بالأمراض؟ تناولت دراسة أنيقة عن Aguzzi و Weissmann وزملاء العمل هذا السؤال مؤخرًا (Brandner et al. ، 1996a). قاموا بتطعيم أنسجة دماغية من فأر طبيعي معبر عن PrPC في حيوان خاضع للمغادرة ، ثم تم تلقيحهم ببريونات الفأر. لاحظوا الخصائص المرضية لمرض البريون على وجه التحديد داخل الأنسجة المطعمة ، ولكن ليس داخل الأنسجة الضربة القاضية. ومع ذلك ، هاجر PrPSc المنتج داخل الأنسجة المريضة إلى الأنسجة الفارغة المجاورة.


RNAs التي تتصرف مثل البريونات

تنقل الأحماض النووية الريبية (mRNAs) المعلومات من الحمض النووي إلى آلية الخلية التي تصنع البروتينات. معبأ بإحكام في كل نواة خلية ، التي يبلغ قطرها 10 ميكرون فقط ، عبارة عن "دليل تعليمات" للحمض النووي مزدوج الشريطة بطول ثلاثة أمتار حول كيفية بناء جسم الإنسان والحفاظ عليه. لكي تحافظ كل خلية على هيكلها وتؤدي جميع وظائفها ، يجب أن تصنع باستمرار أجزاء خاصة بنوع الخلية (بروتينات). داخل كل نواة ، يقوم بروتين متعدد الوحدات يسمى RNA polymerase II (RNAP II) بقراءة الحمض النووي وفي نفس الوقت يصنع "رسالة" أو نسخة ، والتي تسمى messenger RNA (mRNA) ، في عملية تسمى النسخ. تتكون جزيئات الرنا المرسال من خيوط مفردة قصيرة نسبيًا من الجزيئات تتكون من قواعد الأدينين والسيتوزين والجوانين واليوراسيل المترابطة معًا بواسطة العمود الفقري للسكر والفوسفات. عندما ينتهي RNA polymerase من قراءة قسم من DNA ، تتم معالجة نسخة pre-mRNA لتشكيل mRNA ناضجة ثم يتم نقلها من نواة الخلية.تقرأ الريبوسومات الرنا المرسال وترجم الرسالة إلى بروتينات وظيفية في عملية تسمى الترجمة. اعتمادًا على بنية ووظيفة البروتين المركب حديثًا ، سيتم تعديله بشكل أكبر بواسطة الخلية ، أو تصديره إلى الفضاء خارج الخلية ، أو سيبقى داخل الخلية. يوضح الرسم البياني أدناه النسخ (DNA- و gtRNA) الذي يحدث في نواة الخلية حيث يكون RNAP هو إنزيم RNA polymerase II الذي يصنع الحمض النووي الريبي.

وظائف مرنا

تتمثل الوظيفة الأساسية لـ mRNA في العمل كوسيط بين المعلومات الجينية في الحمض النووي وتسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات. يحتوي mRNA على أكواد مكملة لتسلسل النيوكليوتيدات في قالب DNA وتوجه تكوين الأحماض الأمينية من خلال عمل الريبوسومات و tRNA. يحتوي mRNA أيضًا على مناطق تنظيمية متعددة يمكنها تحديد توقيت ومعدل الترجمة. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يضمن استمرار الترجمة بطريقة منظمة لأنها تحتوي على مواقع لرسو الريبوسومات و tRNA بالإضافة إلى العديد من البروتينات المساعدة.

تلعب البروتينات التي تنتجها الخلايا أدوارًا متنوعة ، إما كإنزيمات أو جزيئات هيكلية أو كآلات نقل لمكونات خلوية مختلفة. تتخصص بعض الخلايا أيضًا في إفراز البروتينات ، مثل الغدد التي تنتج الإنزيمات الهاضمة أو الهرمونات التي تؤثر على عملية التمثيل الغذائي للكائن الحي بأكمله.

كيف تعمل لقاحات mRNA؟

في التطعيمات باستخدام الرنا المرسال ، تكمن الفكرة في جعل الرنا المرسال المركب يشرع في إنتاج بروتينات COVID-19 المرتفعة الموجودة في الريبوسومات ، ومن خلال هذا المسار ، تصيب الخلية المضيفة نفسها ببروتين سبايك عصامي. يحمل الحمض النووي الريبي الطبيعي المعلومات من الحمض النووي في النواة إلى الريبوسومات كمرسل.

ما هي البريونات؟

البريونات هي نسخ مشوهة من البروتينات الطبيعية الموجودة في أدمغة الإنسان والحيوان والأنسجة الأخرى. تدمر هذه البروتينات المشوهة ("المشوهة") خلايا الدماغ ، مما يؤدي إلى الإصابة بالخرف القاتل مثل مرض الزهايمر البشري ومرض باركنسون. أحد الأشياء المدهشة حول البريونات هو أنه على الرغم من أنها تتكون فقط من البروتينات ولا تحتوي على جينات أكثر ارتباطًا بجزيئات تشبه الحمض النووي الريبي. لقد اكتسبوا القدرة على الانتقال مثل أي عوامل معدية أخرى مثل الفيروسات أو البكتيريا. أشهر أمراض البريون هي مرض جنون البقر الذي يصيب الماشية والبشر ، ومرض كروتزفيلد جاكوب الذي يصيب الإنسان ، ومرض الهزال المزمن للغزلان والأيائل ، وسكراب الأغنام. يعد الفهم الأفضل للبريونات أمرًا مهمًا في السيطرة على التهديد الذي تمثله للحيوانات والبشر ولما يمكن أن نتعلمه عن سبب وعلاج أمراض الخرف الرئيسية للإنسان.

يصاب البشر عادة عن طريق تناول اللحوم النيئة المصابة ("بيف ستيك تارتار" ومنتجات اللحوم غير المطبوخة جيدًا) ويمكن العثور على البريونات في الدم ويمكن أن تنتقل عن طريق عمليات نقل الدم ومنتجات الدم.

تحتوي الحقن الحالية مع mRNA على ما يقرب من. 70٪ من الرنا المرسال المنقى لإبلاغ الريبوسومات لتجميع بروتينات السنبلة COVID-19. ما الذي ستسببه جزيئات الرنا المرسال الأخرى البالغة 30٪ في تكوين الريبوسومات غير معروف ولكن من المحتمل أن تكون بروتينات شاذة ، مثل البريونات.

الريبوسومات هي إنزيمات تتكون من العديد من البروتينات التي تحفز تخليق البروتينات من الرنا المرسال في عملية الترجمة. توجد الريبوسومات بحرية في سيتوبلازم الخلية أو تظل مرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية.

تمت صياغة مصطلح "بريون" في الأصل لوصف العوامل المعدية البروتينية المتورطة في الاضطرابات العصبية للثدييات. في الآونة الأخيرة ، تم تعريف البريون على أنه عنصر وراثي غير كروموسومي قائم على البروتين قادر على تحويل نسخ متغيره الحميد إلى شكل بريون ، مع التأثيرات المظهرية الجديدة التي يمكن أن تنتقل عبر السيتوبلازم. بعض البريونات سامة للخلية ، وقادرة على تجميع و / أو تكوين هياكل أميلويد ، وربما تكون معدية في البرية ، ولكن لا يُنظر إلى أي من هذه الصفات على أنها خاصية متكاملة لجميع البريونات. نقترح أن يتم توسيع تعريف البريون ، ليشمل الكيانات القابلة للانتقال التي تخضع للتحويل التحفيزي الذاتي وتتكون من الحمض النووي الريبي بدلاً من البروتين. نظهر أنه عند رؤيتها في هذا الإطار ، فإن بعض الرنا التي تحدث بشكل طبيعي ، بما في ذلك الريبوزيمات ، والمفاتيح الريبية ، والفيروسات ، والعناصر الرجعية الشبيهة بالفيروس ، والـ PIWI المتفاعلة RNAs (piRNAs) ، تمتلك العديد من الخصائص المميزة للبريونات.

رأي / فرضية مستنيرة

بريونات الثدييات: تعريف كلاسيكي. أدت الدراسات التي أجريت على فئة غريبة من الأمراض المعدية في الثدييات ، مثل الاعتلال الدماغي الإسفنجي القابل للانتقال ، والبحث عن العامل المراوغ الذي يسبب هذه الأمراض ، إلى فكرة وجود بروتين معدي ، أو "بريون". تشمل TSEs المعروفة التي يسببها البريون كورو, مرض كروتزفيلد جاكوب, غيرستمان شتراسلر شينكر المتلازمة ، والأرق العائلي المميت في البشر ، وكذلك السكراب ، والتهاب الدماغ الإسفنجي البقري ، ومرض الهزال المزمن ، والعديد من الأمراض الأخرى ذات الصلة في الثدييات. استند الدليل المبكر لصالح العامل البروتيني الوحيد للسكرابي إلى الملاحظات التي تفيد بأن الجزء تحت الخلوي المعدي كان شديد المقاومة للإشعاع فوق البنفسجي ، على عكس الأحماض النووية (ملخصة في المرجع 1) ، أن بروتوكول تنقية الجزء المعدي يتطلب الشروط المستخدمة لتنقية بروتينات معينة بدلاً من الحمض النووي الريبي ، وأن الوزن الجزيئي المقدر والخصائص الأخرى للمكون الرئيسي لمثل هذا الجزء كانت قريبة من البروتين ذي الحجم المتواضع بدلاً من ، على سبيل المثال ، حمض نووي فيروسي ( 2 ، 3). تم دعم ذلك بتجارب مصممة لاستبعاد دور الحمض النووي الريبي المعدي الصغير ، ولا سيما أشباه الفيروسات ، في مسببات سكرابي (4 ، 5). في وقت مبكر من عام 1967 ، حدد جون س. غريفيث عدة آليات محتملة يمكن من خلالها أن يورث البروتين كعنصر وراثي غير كروموسومي. ذكرت إحدى تلك الآليات الافتراضية أن البريون هو شكل معدل من بروتين خلوي مشابه ، والذي قد يرتبط بالشكل الطبيعي لنفس البروتين (في أبسط الحالات ، يشكل مغايرًا لبريون واحد ونسخة عادية واحدة من البروتين) ثم قم بتحويل النموذج العادي إلى نسخة أخرى من البريون (6). تم إثبات هذه الآلية المتوقعة من خلال الأدلة وهي في صميم التعريف الحالي لأي بريون.

سكرابي مرض تنكسي قاتل يصيب الجهاز العصبي للأغنام والماعز. إنه واحد من عدة اعتلالات الدماغ الإسفنجية المعدية (TSEs) ، وعلى هذا النحو ، يُعتقد أنه ناتج عن البريون. عُرف سكرابي منذ عام 1732 على الأقل ولا يبدو أنه ينتقل إلى البشر.

يُشتق اسم سكرابي من إحدى العلامات السريرية للحالة ، حيث تقوم الحيوانات المصابة بكشط قشطها من الصوف ضد الصخور أو الأشجار أو الأسوار. يبدو أن المرض يسبب إحساسًا بالحكة في الحيوانات. تشمل العلامات السريرية الأخرى صفع الشفاه المفرط ، وتغير المشية ، والانهيار المتشنج.

سكرابي معدي وينتقل بين أنواع معينة ، لذا فإن إحدى الطرق الأكثر شيوعًا لاحتوائه (نظرًا لأنه غير قابل للشفاء) هي الحجر الصحي وقتل المصابين. ومع ذلك ، يميل سكرابي إلى البقاء في القطعان ويمكن أن يظهر أيضًا بشكل تلقائي في قطعان لم تكن قد أصيبت من قبل بحالات المرض. آلية الانتقال بين الحيوانات والجوانب الأخرى لبيولوجيا المرض ليست مفهومة بشكل جيد وهي مجالات بحث نشطة. تشير الدراسات الحديثة إلى أن البريونات قد تنتشر عن طريق البول وتستمر في البيئة لعقود. إن احتمالية الانتقال عند الولادة ومن التلامس مع أنسجة المشيمة واضحة.

في الفئران المعرضة للإصابة بمرض سكرابي الأغنام ، تم تحديد جين Sinc الذي يتحكم في فترة حضانة المرض في عام 1968 (7). في عام 1982 ، تبين أن Sinc يشفر البروتين PrP ، والذي يتعاون مع جزء البريون (2). الحيوانات التي تفتقر إلى جين تشفير PrP بشكل عام ليست عرضة لعوامل TSE ، ولها عمر طبيعي ، ولا تظهر أي تشوهات في النظام العصبي ، ولا تنشر البريون. في المقابل ، عندما تصاب الحيوانات التي تشفر من النوع البري PrP بعامل TSE ، فإنها تجمع مجاميع مقاومة للبروتياز من PrP في الأنسجة العصبية. تتكون هذه الركام من شكل بريون من PrP ، المعين PrPSc ، والذي يحتوي على نسبة عالية من المخلفات داخل صفائح β ولب كبير مقاوم للبروتياز مقارنة بالشكل العادي القابل للذوبان PrPC. يمكن الحصول على مجاميع الأميلويد الغنية بالصفائح β من PrPSc في المختبر من مشتقات المؤتلف المنقى من PrPC. في الواقع ، تم تطوير سلسلة من الفئران ، عند حقنها بهذه المجاميع ، تظهر علامات المرض ، وتكون مستخلصات أدمغتها معدية للعديد من سلالات الفئران (8) ، واستنتجت أخيرًا ثالوث كوخ (انظر المرجع 9).

وبالتالي ، قد يشمل التعريف الأساسي للبريون ما يلي: البريون هو بروتين يتم ترميزه بواسطة الخلية ولكنه إما حميد أو ربما يكون مفيدًا للكائن الحي ، ومن ثم يتم الحفاظ على جينه في الجينوم. في حالات نادرة ، قد يتحول إلى بريون مسبب للمرض أو سام من مجموعة كاملة من العوامل التي تسبب مثل هذا التحول غير معروفة ولكنها قد تشمل الإجهاد الفسيولوجي. يتسبب البريون في تحويل أشكال أخرى حميدة من نفس البروتين إلى شكل بريون ، أي أنه ينتشر داخل الكائن الحي ، كما يمكن نقله أيضًا إلى كائنات أخرى أو في بعض الأحيان إلى أنواع مختلفة. بريونات الثدييات المعروفة من الأميلويد وتسبب أنماطًا عصبية (الجدول 1). والجدير بالذكر أن الدورة المعدية بأكملها لا تتطلب أي تضخيم موجه بالقالب للحمض النووي ، بخلاف تخليق الرنا المرسال الذي يتم ترجمته إلى الشكل الحميد للبروتين.

معايير وتعريفات البريونات

تعريف موسع: البريونات في الفطريات. العديد من العناصر الوراثية خارج الصبغيات ، بما في ذلك الفيروسات والبلازميدات القائمة على الحمض النووي ، معروفة في الخميرة الناشئة Saccharomyces cerevisiae. تبين أن مجموعة فرعية أخرى من العوامل الوراثية السيتوبلازمية للخميرة تشبه البريونات بعدة طرق. في أحد الأمثلة الأولى ، لا يمكن للعنصر خارج الصبغيات [URE3] ، الذي يتجلى من خلال التدخل في قمع النيتروجين الهدمي ، أن ينتشر في سلالات الخميرة الطافرة التي تفتقر إلى النسخة الكروموسومية من جين URE2 (10). إن منتج URE2 ، وهو بروتين يشبه الجلوتاثيون بيروكسيديز ، Ure2p ، قادر على الارتباط بعاملين نسخ وبالتالي قمع الجينات التي تشفر النظام الفرعي لاستخدام مصادر النيتروجين دون المستوى الأمثل كلما كان النيتروجين متوفرًا بكثرة. النمط الظاهري لطفرات ure2 ، أي إلغاء أنظمة استخدام مصادر النيتروجين الضعيفة ، هو نفس النمط الظاهري لـ [URE3] ، على الرغم من عدم وجود [URE3] في خلايا ure2. أدى هذا ريد ب. ويكنر لفكرة أن [URE3] هو بريون من بروتين Ure2p - شكل Ure2p حيث يتم تعطيل وظيفة المثبط "العادية" للبروتين ، ولكن قدرة [URE3] على تحويل Ure2p إلى نسخ إضافية من [URE3] مفعل (11). في الواقع ، تم إثبات أن [URE3] يتكون من Ure2p المعدَّل توافقيًا ، والذي يمكنه تحويل النسخ "العادية" من Ure2p إلى المزيد من [URE3] وتشكيل الأميلويد (12 ، 13).

في السنوات الخمس والعشرين الماضية ، تم التعرف على العديد من البروتينات الأخرى ذات السلوك الشبيه بالبريون في الخميرة والفطريات الأخرى ، اثنان من أفضل البروتينات التي تمت دراستها هما [PSI] من S. cerevisiae ، وهو شكل بريون لبروتين Sup35 الذي يعد واحدًا من الاثنين الوحدات الفرعية لمركب إنهاء الترجمة Sup35-Sup45 (14) ، و [Het-s] لبودوسبورا أنسيرينا ، وهو شكل بريون لبروتين HET-s المتورط في عدم توافق heterokaryon ، وهو تفاعل موت الخلية الذي يمنع تزاوج السلالات البعيدة وراثيًا ويحتمل أن يحمي الخلايا من العدوى بالفيروسات الغريبة والبلازميدات - مثال على البريون المفيد (15). تمت دراسة الآليات الجزيئية للسلوك الشبيه بالبريون لتلك البروتينات في الجسم الحي وفي المختبر بشيء من التفصيل ، ولا تزال المناقشات حول الدور البيولوجي المحتمل للبريونات ، والتي يبدو أن معظمها غير مواتٍ لمضيفيها ، مستمرة (16) –21).

مع امتداد مفهوم البريون إلى البروتينات التي تمنح أنماطًا وراثية للخميرة والفطريات الأخرى ، تم تعديل تعريف البريون (الجدول 1 والشكل 1). لا تنطبق الأمراض العصبية على الخميرة ، وحتى المرض / المرض / فقدان اللياقة في العائل ليس شائعًا في بريونات الخميرة - في التعريف الموسع ، يتم استبدالها بنمط ظاهري قابل للفحص. ومع ذلك ، لا تزال المكونات الأساسية الأخرى لتعريف البريون صحيحة بالنسبة لبريونات الخميرة. على وجه التحديد ، يتم تشفير بروتينات البريون بواسطة الجينات الخلوية ، ويمكن تحويل الشكل الحميد للبروتين إلى شكل بريون إما تلقائيًا ونادرًا ، أو بتردد أعلى من خلال عمل نسخة أخرى من البريون وينتقل النمط الظاهري المرتبط بالبريون بين الخلايا مع شكل البريون للبروتين. بالإضافة إلى ذلك ، تم اقتراح ثلاثة معايير تشغيلية تساعد في تحديد البريونات المرشحة (22): (1) يمكن الكشف عن البريونات في الخميرة من خلال حقيقة أن معدل ظهورها يزداد عندما يتم الإفراط في التعبير عن الجين المشابه ، (2) البريونات في الخميرة غالبًا ما تكون قابلة للعكس ، و (3) النمط الظاهري للبريون يحاكي النمط الظاهري لفقدان الوظيفة للجين المشابه (ومع ذلك ، يكون الأخير صحيحًا فقط إذا كان شكل البريون هو الشكل الذي تكون فيه الوظيفة الطبيعية للبروتين غير نشط إذا كان البريون هو الشكل النشط للبروتين ، فسيظهر هذا كمكتسب في الوظيفة).

بريونات البروتين و RNAs التي قد تتصرف مثل البريونات

في جميع اللوحات ، تشير الخطوط والأشكال الزرقاء الداكنة إلى الأشكال الحميدة للبروتينات أو الحمض النووي الريبي ، وتشير الخطوط والأشكال الحمراء إلى أشكال البريون ، وتشير الخطوط السهام الصلبة إلى اتجاه التفاعل ، وتشير الخطوط السهام المكسورة إلى الانقسامات التحفيزية التلقائية (اللون الرمادي للـ ردود الفعل غير الفعالة نسبيًا والأسود للتفاعلات الأكثر كفاءة). (أ) مخطط عام لاستقراء بريون البروتين وانتشاره. يتم تحويل الشكل الحميد للبروتين إلى شكل بريون نادرًا وعفويًا (يسارًا) ، ولكن بمجرد تكوينه ، يكون قادرًا على تحويل المزيد من نسخ الشكل الحميد إلى شكل بريون (في الوسط) ، وفي كثير من الحالات لتكوين تكتلات في الخلية (يمين). (ب) "سجن فيينا". (ج) مشتق مفترض يشبه البريون من glmS ribozyme / riboswitch. يتم عرض الإصدار المعتمد على GlcN6P الموصوف في النص. يشير الحرف الأخضر G إلى رابط GlcN6P. يتطلب الريبوزيم الهندسي وجود رابط للنشاط ولكنه ينشق بكفاءة منخفضة عند العمل في رابطة الدول المستقلة ، وبكفاءة عالية نسبيًا عند التصرف في التحويل. (د) نظام مفترض مشتق من الفيروسات تمت هندسته لامتلاك خصائص تشبه البريون. يتم نسخ الحمض النووي الريبي المتسلسل زائد الجديلة الفيروسية من نسخ الحمض النووي المتكاملة (خطوط متموجة سوداء). تعالج منطقة HHR المهندسة داخل الحمض النووي الريبي الفيروسي المتسلق في أشباه الفيروسات بطول الوحدة بكفاءة منخفضة عند العمل في رابطة الدول المستقلة ، وبكفاءة عالية نسبيًا عند العمل في عبر. (هـ) خصائص تشبه البريون لآلية بينج بونج لإنتاج بيرنا. يتم عرض النسخ الجينومية لمجموعات piRNA ونسخ الترانسبوزون النشطة ذات الصلة تطوريًا بواسطة خطوط متموجة سوداء ، ويتم تصوير الإنزيمات من عائلات البروتين المختلفة التي تعالج سلائف piRNA في piRNAs الناضجة على أنها أحجار كريمة من ألوان مختلفة.

الخصائص الجزيئية لأشكال البروتين الحميدة والبريونية في الفطريات لها أهمية خاصة في سياق التعريف الجديد للبريون. على الرغم من أن العديد من البريونات الفطرية تحتوي على أجزاء بروتينية يمكن في ظل بعض الظروف أن تشكل ترتيبات مقاومة بروتيناز K تشبه الأميلويد لألواح β المتوازية في التسجيل في الجسم الحي وفي المختبر ، إلا أن هذا لم يظهر لجميع البريونات. علاوة على ذلك ، لا يجب أن تشكل بريونات الخميرة أميلويد على الإطلاق. هذا هو الحال بالنسبة للفجوة البروتياز B (PB ، المشفر بواسطة جين prb1) ، والذي يتم تصنيعه على أنه سلائف زيموجين غير نشطة يجب تنشيطها من خلال الإزالة المتسلسلة للمناطق في كلا الطرفين بواسطة بروتياز آخر (البروتياز A / Pep4p) و بواسطة نسخة ناضجة من PB. في السلالات التي يتم فيها حذف Pep4p ، يمكن لـ Prb1p الناضجة في حالات نادرة تنشيط السلائف الخاصة بها. هذا التحويل من الشكل غير النشط إلى الشكل النشط يمكن أن ينتشر داخل خلية ويمر بين الخلايا ، مما يلبي تعريف البريون (23 ، 24) في هذه الحالة ، البريون ، المسمى [β] - لا يوجد اتصال بأوراق β في الأميلويد - هو نفس الشكل النشط للبروتياز B. في حالة عدم وجود Pep4p ، [β] مطلوب للبقاء على قيد الحياة في المرحلة الثابتة ولأبواغ الانقسام الانتصافي. مع قبول [β] في فئة البريونات ، يجب تعديل تعريف البريون مرة أخرى ، للسماح بأن التركيب الكيميائي للشكل البريون وغير البريون لا يجب أن يكون متماثلًا تمامًا - قد يُسمح بمعالجة البروتين. لا ينبغي اعتبار هذا خروجًا غير مسبوق عن اتفاقيات البريون ، نظرًا لأن أحداث المعالجة اللاحقة للترجمة ، مثل الارتباط بالجليكوزيل ، تلعب دورًا في التعبير عن الأنماط الظاهرية المعدية في الثدييات PRP (25). تحاجج حالة البريون [β] لحذف تكوين الأميلويد من قائمة الخصائص الأساسية للبريون. اثنان آخران من بريونات الخميرة الموصوفة مؤخرًا ، [SMAUG +] ، منتج الجين Vts1 ، و [ESI +] ، منتج الجين Snt1 ، لا يبدو أيضًا أنهما يشكلان الأميلويد ، على الرغم من أن كليهما قد يشكلان أنواعًا أخرى من الركام (26 ، 27) ).

هل يمكن أن يكون هناك بريونات RNA؟

نقترح اتخاذ خطوة أخرى في توسيع تعريف البريون والاعتراف بإمكانية السلوك الشبيه بالبريون في فئة أخرى من البوليمرات الحيوية ، وهي RNA. على الرغم من أن الحمض النووي الريبي يُنظر إليه لفترة طويلة على أنه ناقل للمعلومات الجينية أو ميسر لتخليق البروتين ، فمن الواضح الآن أن جزيئات الحمض النووي الريبي قد تؤدي وظائف تحفيزية وتنظيمية لا تتضمن تشفير البروتينات ولكنها تعتمد بدلاً من ذلك على النشاط الأنزيمي ، القدرة على الربط الترابطي ، أو القدرة على إعادة الترتيب الهيكلية الديناميكية للحمض النووي الريبي نفسه. في بقية هذه الورقة ، نحدد تعريف بريون RNA ونراجع عدة فئات من RNA التي قد تقترب من تلبية هذا التعريف.

يمكن تعميم معظم معايير البريون القائم على البروتين بالنسبة إلى الحمض النووي الريبي (RNA) حيث أن بريون الحمض النووي الريبي (RNA) يتم ترميزه بواسطة الجين الخلوي ولكنه موروث خارج الصبغيات حيث يكون له نمط ظاهري يرجع إلى وظيفة الحمض النووي الريبي نفسه ، وليس بروتينه المشفر إذا كان هذا البروتين موجودًا والنمط الظاهري الذي يتوسطه بريون الحمض النووي الريبي هو محرض وقابل للانتقال. تحتوي بريونات الحمض النووي الريبي على شكلين ، أحدهما حميد وأحد النمط الظاهري المسبب بشكل مشابه لحالة بريون البروتين [] ، وقد يتضمن التحويل بين الشكل الحميد والبريون للحمض النووي الريبي معالجة الحمض النووي الريبي. قد يخضع الشكل الحميد لعملية تحويل نادرة إلى شكل البريون ، وربما يحفزه الإجهاد أو عوامل خارجية أخرى. عندما يكون نموذج البريون موجودًا بالفعل ، يزداد معدل تحويل النسخ الحميدة إلى نموذج البريون.

وقد لوحظت العديد من الخصائص المذكورة أعلاه في بعض جزيئات الحمض النووي الريبي التي تحدث بشكل طبيعي أو مصممة حسابيا.نراجع بعد ذلك أربع حالات من الحمض النووي الريبي التي قد تقترب من تلبية تعريف البريون الموسع. نلاحظ أنه ، كما هو الحال مع بريونات بروتين الخميرة ، فإن النمط الظاهري العصبي غير مطلوب لبريون الحمض النووي الريبي ، وكذلك تكوين الأميلويد.

"بريون فيينا"

ستيفان بادلت قدم وزملاؤه نتائج تصميم حسابي لـ RNA يفي بالشرط التالي: يجب أن يكون الجزيء ثنائي الاستقرار ، أي يجب أن يكون في حالة هيكلية واحدة عندما يكون مونومرًا ويفضل أن يتبنى حالة هيكلية أخرى عندما يكون في ديمر (28). تم إجراء حسابات الديناميكا الحرارية لتحديد ثبات كلا الشكلين والتأكد من فصلهما بواسطة سلسلة من التلال على المنظر الطبيعي القابل للطي ، دون أي حد أدنى محلي للطاقة الحرة بالقرب من أي من المطابقتين المستقرتين. إن بريون الحمض النووي الريبي المفترض المصمم (أطلق عليه المؤلفون اسم "RNA بخصائص تشبه البريون") عبارة عن رنا دائري يتكون من 49 نيوكليوتيدًا ، والذي يُظهر تزاوجًا واسع النطاق في كلا التطابقين. أحد الأشكال ، يسمى S1 ، يستمر كمونومر ، بينما الآخر ، S2 ، له حلقتان جذعيتان من المحتمل أن يتم تهجينهما عبر تفاعل حلقة التقبيل عند وجودهما على جزيئين مختلفين ، مما يؤدي إلى استقرار شكل S2 في شكل ثنائي. من غير المرجح أن تتفاعل الحلقتان عندما تكونان في نفس الجزيء ، ولكن يمكن لأي من الحلقتين الدخول في تفاعل تقبيل مع التسلسل التكميلي في نسخة أخرى من S1. هذه المنطقة التكميلية محجوبة جزئيًا من خلال الاقتران الأساسي البديل داخل S1 ، لكن تفاعلها مع S2 يذوب هذا الاقتران البديل ، مما يجبر S1 على تغيير شكله إلى S2 (الجدول 1 والشكل 1). هذه الخصائص ، بمجرد أن تتحقق في جزيء RNA الفيزيائي المركب في المختبر ، سوف تفي بعدة معايير لبريون RNA بالطبع ، والمعايير البيولوجية والجينية ، مثل النمط الظاهري الناجم عن هذا "السجن الفييني" ، بالإضافة إلى شروط تحريضه والعلاج ، لا يمكن النظر فيه إلا بعد إدخال مثل هذا البناء في خلية حية.

محولات الريبوسات ذاتية المعالجة: مثال glmS. المحولات الريبية هي مناطق منظمة توجد في الأجزاء غير المشفرة من الرنا المرسال في جميع مجالات الحياة الثلاثة. في mRNAs البكتيرية والبدائية ، غالبًا ما توجد المحولات الريبية في المناطق غير المترجمة 5 (UTRs) ، وفي mRNAs حقيقية النواة ، توجد في الغالب في 3 مناطق غير مترجمة وفي الإنترونات. تنظم العديد من المحولات الريبية التعبير الجيني ، عادةً عن طريق ربط المستقلبات الصغيرة وإحداث تغييرات في تركيب أو استقرار الرنا المرسال الذي يتم تضمينها فيه (29 ، 30). في تفصيل هذا الموضوع ، تبين أن المحول الريبي من 5 UTR من mRNA الخاص بجين glmS ، المحفوظ في العديد من البكتيريا موجبة الجرام ، ينكسر ذاتيًا في وجود الجلوكوزامين 6 فوسفات (GlcN6P). يشفر إطار القراءة المفتوح glmS الجلوتامين - الفركتوز - 6 - الفوسفات ، وهو الإنزيم الطرفي لتخليق GlcN6P. يؤدي الانقسام الذاتي لـ 5 ′ UTR في glmS mRNA إلى تعريض النسخة للتدهور ، وبالتالي ضمان إيقاف إنتاج المستقلب عندما يتراكم في الخلية (31).

تم تصميم المشتقات المختلفة للعبة riboswitch-ribozyme تجريبيًا أو تم اختيارها في تجارب التطور في الجسم الحي ، بما في ذلك الأشكال النشطة في غياب GlcN6P والمتغير الذي يقوم بقطع نسخه الخاصة بكفاءة في trans (32 ، 33). من المتصور أنه يمكن دمج هذه الخصائص لتوليد RNAs جديدة ، والتي قد تعرض سلوكًا يشبه البريون. يمكن أن تكون نسخة واحدة من بريون RNA المفترض نشطًا في وجود GlcN6P في مثل هذه الحالة ، يمكن للمرء هندسة نسخة مضمنة من الريبوزيم الذي ينشق بشكل غير فعال في رابطة الدول المستقلة ولكنه يطلق منتجًا يشق النسخ المدمجة منه بشكل أكثر كفاءة في التحويل. . عندئذٍ ، يمكن تحفيز بريون الحمض النووي الريبي بواسطة GlcN6P ، وستنتشر عدوى البريون في الخلية ، وستبدأ بريونات الحمض النووي الريبي المنقولة إلى خلية أخرى في تكوين البريون هناك ، طالما أن GlcN6P موجود (الجدول 1 والشكل 1). هذا من شأنه أن يوفر نفس النمط الظاهري لقمع الهدم مثل ذلك الذي تم التوسط فيه في رابطة الدول المستقلة بواسطة محول الريبوزيم الريبوزيمي غير المعدل من glmS ، باستثناء ربما حركيات الاستجابة المختلفة. في إصدار glmS المستقل عن GlcN6P ، يمكن تصميم النسخة التي تم إصدارها من الريبوزيم لتكون أكثر نشاطًا من تلك المضمنة التي ستكون في الأساس بريونًا سامًا ، على غرار بريونات TSE والعديد من البريونات القائمة على الخميرة.

أشباه الفيروسات والعناصر الشبيهة بالفيروس.

بحلول نهاية الستينيات ، ثيودور دينر تميزت بأنها الأولى من فئة جديدة من مسببات الأمراض النباتية تتكون من جزيء RNA دائري صغير عاري مغلق تساهميًا (34). منذ هذا الاكتشاف المنوي ، تم وصف حوالي 45 نوعًا مختلفًا من الفيروسات وتصنيفها إلى عائلتين تصنيفيتين وفقًا لتشابه التسلسل والخصائص الوظيفية (35). الشكل الدائري الناضج من أشباه الفيروسات (الذي يشبه بشكل سطحي البنية الثانوية للشكل S1 من "بريون فيينا" الموصوف أعلاه ، على الرغم من أن الحمض النووي الريبي الجينومي الفيروسي أطول) معدي وينتقل بين الخلايا والكائنات الحية. يتكاثر أعضاء عائلة Pospiviroidae الأكبر في نواة الخلايا الحساسة عبر آلية الدائرة المتدحرجة ، بالاعتماد على الخلية للأنشطة الأنزيمية الثلاثة المطلوبة لدورة النسخ المتماثل: بوليميريز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي كنسخ متماثلة ، نوكلياز داخلي لمعالجة قليل القسيمات يتوسط في جينومات أحادية ، وليغاز لإغلاق هذه المونومرات في جزيئات دائرية ناضجة (36). تتكاثر أعضاء عائلة Avsunviroidae الأصغر في البلاستيدات الخضراء وتتطلب أيضًا أنشطة النسخ المتماثل والليغاز من الخلية ، ولكنها لا تتطلب نوكليازًا داخليًا خلويًا ، حيث أنها جميعها تشفر ، في الخيوط الجينومية والمستضدية ، ريبوزيمات رأس المطرقة ذاتية الانقسام (HHRs ) ، والتي تعالج أوليغومرات إلى مونومرات جينومية.

تم وصف HHR أيضًا في جزيئات أخرى شبيهة بالفيروس ، مثل الأقمار الصناعية الشبيهة بالفيروسات للفيروسات nepoviruses والفيروسات luteoviruses (المعروفة أيضًا باسم الفيروسات الفيروسية) والحمض النووي الريبي لفيروس التهاب الكبد البشري. ومن المثير للاهتمام ، أن العديد من نسخ cDNA الترادفية لجزيء شبيه بالفيروس يُعرف باسم الحمض النووي الريبي الصغير الشبيه بالقرنفل (CarSV) مدمج في جينوم الحمض النووي للفيروس القهقري للنبات ، وفيروس القرنفل المحفور ، ومن خلال النسخ المتكاملة من هذا الفيروس ، شقوا طريقهم إلى جينومات نباتات القرنفل (37-39) ، مستوفين معيار عامل الجينوم المشفر. على عكس معظم أشباه الفيروسات الحسنة النية ، تتطلب هذه الجزيئات الشبيهة بالفيروس مساعدة من فيروس مساعد لضمان تكاثرها وانتقالها بين العوائل.

يتكون HHR من نواة محفزة من النيوكليوتيدات المحفوظة محاطة بثلاث حلزونات ، اثنان منها يشاركان في التفاعلات الثلاثية الأساسية التي تسهل التحفيز الذاتي للعمود الفقري للفوسفودايستر (40). في السنوات الأخيرة ، تم الإبلاغ عن عدد متزايد من RNAs الدائرية غير المشفرة ، والتي يتراوح حجمها بين 100 و 1000 نيوكليوتيد ، في كل من النباتات والحيوانات ، تحتوي جميع هذه العناصر الجينية على HHRs وظيفية ذاتية الانقسام ، وقد أطلق عليها اسم "ريتروزيمات" واقترح أنها تحتوي على تطورت من العناصر الرجعية التي تشبه Penelope والتي تؤوي أيضًا HHRs (34 ، 48).

لقد ثبت منذ فترة طويلة أن "البريونات ليست شبيهات فيروسية" ، بمعنى أنه لا يوجد رنا صغير شبيه بالفيروس مرتبط بجزء البروتين الذي ينقل TSE ، وأن تجارب التعطيل المختلفة مع البريونات المعدية للثدييات تشير إلى نمط الحساسية نموذجي للبروتين ، وليس من الحمض النووي الريبي الفيروسي (4). ومع ذلك ، إذا تم توسيع تعريف البريون ليشمل العناصر الجينية المكونة من الحمض النووي الريبي ، يصبح من الواضح أن بعض أشباه الفيروسات الواقعية لعائلة Avsunviroidae والجزيئات الشبيهة بالفيروس التي تحتوي على HHR إما تعرض أو يمكن هندستها لعرض العديد من الميزات الشبيهة بالبريون.

أثناء دورة النسخ المتماثل لـ HHR viroids ، يقوم الانقسام بتحويل multimers RNA غير القابلة للنقل من RNA الجينومي إلى الكيان المعدي ، RNA الدائري بطول الوحدة ، وبالتالي تلبية متطلبات التحويل الذاتي العلاج من شكل حميد إلى بريون. تكون HHRs الفيروسية من النوع البري غير نشطة عندما تكون في المونومرات ، ولكن تم الحصول على مشتقات اصطناعية من ريبوزيمات رأس المطرقة القادرة على الانقسام في الترانس ، عادةً بمعدل منخفض (41-43 ، 48).

نظام يتكون من كونكاتيمر متكامل جينوميًا من (كدنا) شبيه بالفيروس ، مصمم هندسيًا ليتم التعبير عنه بطريقة محفزة ولكن ، كما في حالة CarSV ، غير قادر على التكرار بشكل مستقل ، سيقطع شوطًا طويلاً نحو تلبية تعريف بريون الحمض النووي الريبي (الجدول) 1). مثل هذا النظام ، على الرغم من أنه مشتق من الفيروس ، إلا أنه لن يتطلب تكرار الحمض النووي الريبي للعدوى والسلوك الشبيه بالبريون - يكفي نسخ الجين المدمج في جينوم العائل ، تمامًا كما في حالة بريونات البروتين. لمنح المزيد من خصائص البريون إلى RNA شبيه بـ CarSV ، يجب عكس معدلات الانقسام النسبية في رابطة الدول المستقلة وفي العابرة ، بحيث تتم معالجة نسخة متعددة غير معدية في نماذج طول الوحدة في رابطة الدول المستقلة نادرًا ، ولكن يمكن للفيروس الناضج أن ينشطر في العابرة بكفاءة أكبر (الشكل 1). في مثل هذا التصميم ، سيتم الحفاظ على خاصية البريون للنظام بأكمله من خلال عنصر RNA المحتوي على HHR والذي ينتشر عن طريق قطع أشكال الحمض النووي الريبي الحميدة المتعددة التي تنتجها الخلية عن طريق نسخ المتجانسات المتكاملة ومنتجات المعالجة هي الوحدة- طول الرنا الشبيه بالفيروس. من المحتمل أن تكون المعرفة حول HHRs المشفرة بالفيروس كافية بالفعل لهندسة مثل هذا البناء ، والذي يمكن أن يكون بمثابة نموذج آخر لبريون RNA في الجسم الحي.

piRNAs الصغيرة التي تنتجها آلية بينج بونج.

مسار الحمض النووي الريبي المتفاعل مع PIWI (piRNA) هو نظام إسكات الجينات الذي يُعتقد أنه يحمي خلايا السلالة الجرثومية الحيوانية من التأثيرات الضارة لنشاط العناصر القابلة للنقل (TEs). أظهرت التجارب التي أجريت على ذبابة الفاكهة أن تطور الأمشاج يعتمد على التعبير عن جزء معين من الحمض النووي الريبي الصغير (23 إلى 30 نيوكليوتيد) ، وهو مكمل للعناصر القابلة للنقل وبعض تكرارات الجينوم الأخرى. توجد مثل هذه الرنا الصغيرة أيضًا في الأنسجة التناسلية للحيوانات الفقارية ، وفي جميع الأنواع ، ترتبط بأعضاء كليد معين من بروتينات الأرجونوت ، عائلة PIWI ، والتي اشتق منها اسم piRNA (44). يتم ترميز الجينوميات المتعددة piRNAs ، عادةً عن طريق مجموعات piRNA ، والتي هي مواقع النسخ المحذوفة أو المتداخلة من الينقولات DNA التي فقدت القدرة على التحويل. ينتج عن نسخ أحد خيوط DNA أو كليهما في هذه المجموعات سلائف piRNA ، والتي ترتبط بسلسلة من عوامل تجزئة RNA وربط RNA ثم معالجتها في piRNAs "الأولية" الناضجة بواسطة اثنين على الأقل من RNases. ترتبط piRNAs الأولية بثلاثة بروتينات من كليد PIWI ، ومن المثير للاهتمام أن التسلسلات المرتبطة ببروتينات ذبابة الفاكهة PIWI-clade Piwi و Aubergine من ناحية وبروتين Ago3 من ناحية أخرى تُظهر تحيزًا في الاتجاه وتسلسلات طرفية مختلفة و 10 - تداخل النوكليوتيدات (44 ، 45). أدت هذه الملاحظات وغيرها إلى فكرة نموذج ping-pong ، حيث تساعد piRNAs المستمدة من النصوص المأخوذة من خيط DNA واحد في تكوين piRNAs التكميلية المتداخلة ، والتي يتم إنتاجها من النصوص المشفرة بواسطة حبلا آخر. نظرًا لأن مجموعات piRNA مشتقة من TEs المعيبة ، يتم أيضًا استهداف النصوص كاملة الطول من TEs غير المعيبة ، ويؤدي تضخيم ping-pong في وقت واحد إلى إنشاء المزيد من piRNA وإسكات TEs المستهدفة عن طريق تعطيل نصوصها (وكذلك بواسطة آليات أخرى ، التي تمت مراجعتها في المرجع 45 ، والتي لم يتم النظر فيها هنا).

إذا قمنا بتوسيع إطار عمل بريون RNA إلى حد ما أكثر مما كان عليه في الأمثلة الثلاثة السابقة ، فقد يكشف نظام إنتاج piRNA عن ميزات معينة مشتركة مع البريونات. في هذا العرض ، يمكن اعتبار النسخ الأولية الطويلة لمواقع piRNA الأولية على أنها الشكل غير النشط للبريون مع السماح بمعالجة الحمض النووي الريبي كجزء من نمط حياة البريون ، وسيكون piRNA هو الشكل النشط لبريون مفيد للخلية ( الجدول 1 والشكل 1). تحفز piRNAs الأولية على إنتاج نسخ أكثر من نفسها ، ويمكن أن تنتقل piRNAs الثانوية المتضخمة بين الخلايا ، وعلى الأقل في الديدان الخيطية Caenorhabditis elegans ، بين الأجيال (46).

هنا ، قمنا بفحص معقولية توسيع تعريف البريون بما يتجاوز ما تم القيام به من قبل ، ليشمل عوامل الحمض النووي الريبي المستحثة والقابلة للانتقال التي يمكنها تحويل نفسها تلقائيًا من غير نشط إلى الشكل النشط. لقد أظهرنا أن العديد من فئات الحمض النووي الريبي المصممة أو التي تحدث بشكل طبيعي تقترب من تلبية مثل هذا التعريف. قد يختلف المرء مع تخصيص مصطلح "بريون" لشيء غير مصنوع من البروتين (لاحظ ، مع ذلك ، أن كلمة "بريون" كاختصار لـ "عامل معدي بروتيني" هي نفسها مشوهة - انظر المناقشة في المرجع 47). على الرغم من المخاوف اللغوية ، نعتقد أن إضافة بُعد جديد لمفهوم البريون يساعد في تقييم قوة المفهوم نفسه ، بالإضافة إلى قابليته للتطبيق على مختلف الظواهر في البيولوجيا الجزيئية. بالإضافة إلى ذلك ، يقترح التحليل المقدم أعلاه على الفور عدة طرائق جديدة ذات خصائص مثيرة للاهتمام ، والتي يمكن إنشاؤها واختبارها من قبل علماء الأحياء الاصطناعية.

ذراع. هو مدير برنامج في National Science Foundation (NSF) ، وهي وكالة تابعة للحكومة الأمريكية ، كان عمله مدعومًا من قبل NSF المستقلة للبحث / التطوير وبرامج التطوير المهني طويلة الأجل ، لكن البيانات والآراء الواردة هنا يتم التعبير عنها بشكل شخصي القدرة ولا تشكل موافقة من NSF أو حكومة الولايات المتحدة. S.F.E. بدعم من المنح BFU2015-65037-P (إسبانيا Agencia Estatal de Investigación-FEDER) و PROMETEOII / 2014/012 (Generalitat Valenciana).

هذا عمل للحكومة الأمريكية ولا يخضع لحماية حقوق الطبع والنشر في الولايات المتحدة.

أركادي ر.موشيجيان، Santiago F. Elena، Michael J. Imperiale، (محرر في American Society for Microbiology) / DOI: 10.1128 / mSphere.00520-20

ما هو المحصلة النهائية؟

لا يوجد أي من حقن mRNA المتاحة تجاريًا نقيًا في mRNA المصنَّع صناعياً ويبدأ في ريبوسومات الخلية المضيفة بروتينات ارتفاع COVID-19 النقية. ستؤدي معظم جزيئات الرنا المرسال نصف المكسورة والمجهولة الهوية والتي تبلغ 30٪ إلى تصنيع هياكل بروتينية غريبة وغير طبيعية بنسبة 100٪ بما في ذلك البريونات.

في الحيوانات والبشر ، يستغرق الأمر بضع سنوات حتى تتطور البريونات إلى المرض السريري لأنها تسبب المرض عادةً على أساس الالتهاب التنكسي المزمن ،

1. ألبر ت. 1972. طبيعة عامل سكرابي. ياء كلين باثول ملحق (آر كول باثول) 25: 154-155. دوى: 10.1136 / jcp.25.Suppl_6.154. نص كامل مجاني

2.↵ بولتون دي سي ، ماكينلي إم بي ، بروسينر إس بي. 1982. التعرف على البروتين الذي ينقي بواسطة بريون سكرابي. Science 218: 1309-1311. دوى: 10.1126 / science.6815801.Abstract / FREE النص الكامل الباحث العلمي من Google

3.↵Diringer H ، Gelderblom H ، Hilmert H ، Özel M ، Edelbluth C ، Kimberlin RH. 1983. عدوى سكرابى ، ليفية ، وبروتين ذو وزن جزيئى منخفض. طبيعة 306: 476-478. دوى: 10.1038 / 306476a0.CrossRefPubMed الباحث العلمي من Google

4.↵ Diener TO ، McKinley MP ، Prusiner SB. 1982. فيرويدس وبريونات. Proc Natl Acad Sci U S A 79: 5220-5224. دوى: 10.1073 / pnas.79.17.5220.Abstract / FREE النص الكامل

5.↵Bellinger-Kawahara C، Diener TO، McKinley MP، Groth DF، Smith DR، Prusiner SB. 1987. بريونات سكرابي المنقى تقاوم التعطيل عن طريق الإجراءات التي تحلل الأحماض النووية أو تعدلها أو تقصها. علم الفيروسات 160: 271-274. دوى: 10.1016 / 0042-6822 (87) 90072-9. CrossRefPubMedWeb of Science الباحث العلمي من Google

6- جريفث شبيبة. 1967. طبيعة عامل سكرابي: التكاثر الذاتي والسكرابي. طبيعة 215: 1043-1044. دوى: 10.1038 / 2151043a0.CrossRefPubMedWeb of Science الباحث العلمي من Google

7.↵Dickinson AG، Meikle VM، Fraser H. 1968. تحديد الجين الذي يتحكم في فترة حضانة بعض سلالات عامل السكراب في الفئران. J كومب باثول 78: 293-299. دوى: 10.1016 / 0021-9975 (68) 90005-4. CrossRefPubMedWeb of Science الباحث العلمي من Google

8.↵Scott M، Foster D، Mirenda C، Serban D، Coufal F، Wälchli M، Torchia M، Groth D، Carlson G، DeArmond SJ، Westaway D، Prusiner SB. 1989. الفئران المعدلة وراثيا التي تعبر عن بروتين بريون الهامستر تنتج عدوى سكرابي الخاصة بالأنواع ولويحات أميلويد. الخلية 59: 847-857. دوى: 10.1016 / 0092-8674 (89) 90608-9. CrossRefPubMedWeb of Science الباحث العلمي من Google

9.↵Zabel MD ، Reid C. 2015. نبذة مختصرة عن تاريخ البريونات. باثوج ديس 73: ftv087. دوى: 10.1093 / femspd / ftv087.CrossRefPubMed الباحث العلمي من Google

10. Aigle M، Lacroute F. 1975. الجوانب الجينية لـ [URE3] ، طفرة غير ميتوكوندريا ، وراثية حشوية في الخميرة. مول جينيه 136: 327-335. دوى: 10.1007 / BF00341717.CrossRefPubMed ويب العلوم الباحث العلمي من Google

11.↵Wickner RB. 1994. [URE3] كبروتين URE2 متغير: دليل على نظير بريون في Saccharomyces cerevisiae. Science 264: 566-569. دوى: 10.1126 / science.7909170.Abstract / FREE النص الكامل الباحث العلمي من Google

12.↵ Taylor KL ، Cheng N ، Williams RW ، Steven AC ، Wickner RB. 1999. بدء مجال البريون لتكوين الأميلويد في المختبر من Ure2p الأصلي. Science 283: 1339–1343. دوى: 10.1126 / science.283.5406.1339. ملخص / نص كامل مجاني

13.↵Speransky VV ، و Taylor KL ، و Edskes HK ، و Wickner RB ، و Steven AC. 2001. شبكات خيوط البريون في خلايا [Ure3] من Saccharomyces cerevisiae. J Cell Biol 153: 1327-1336. دوى: 10.1083 / jcb.153.6.1327.Abstract / FREE النص الكامل

14.↵ Kushnirov VV، Vishnevskaya AB، Alexandrov IM، Ter-Avanesyan MD. 2007. أميلويد البريون وغير البريون: مقارنة مستوحاة من بروتين سوب 35 الخميرة. بريون 1: 179-184. دوى: 10.4161 / pri.1.3.4840.CrossRefPubMed ويب العلوم الباحث العلمي من Google

15.↵Saupe SJ. 2011. بريون [Het-s] لـ Podospora anserina ودوره في عدم توافق heterokaryon. خلية سيمين ديف بيول 22: 460-468. دوى: 10.1016 / j.semcdb.2011.02.019.CrossRefPubMed الباحث العلمي من Google

16. Wickner RB، Edskes HK، Ross ED، Pierce MM، Baxa U، Brachmann A، Shewmaker F. 2004. Prion genetics: قواعد جديدة لنوع جديد من الجينات. Annu Rev Genet 38: 681-707. دوى: 10.1146 / Annual.genet.38.072902.092200.CrossRefPubMedWeb of Science الباحث العلمي من Google

17.↵Halfmann R ، Jarosz DF ، Jones SK ، Chang A ، Lancaster AK ، Lindquist S. 2012. البريونات هي آلية شائعة لميراث النمط الظاهري في الخمائر البرية. Nature 482: 363–368. دوى: 10.1038 / nature10875.CrossRefPubMedWeb of Science الباحث العلمي من Google

18.↵ هولمز دي إل ، لانكستر إيه كيه ، ليندكويست إس ، هالفمان ر 2013. إعادة التشكيل الوراثي لتعدد الخلايا الخميرة بواسطة بريون مستجيب للبيئة. الخلية 153: 153–165. دوى: 10.1016 / j.cell.2013.02.026.CrossRefPubMedWeb of Science الباحث العلمي من Google

19.↵arosz DF، Brown JCS، Walker GA، Datta MS، Ung WL، Lancaster AK، Rotem A، Chang A، Newby GA، Weitz DA، Bisson LA، Lindquist S. 2014.يؤدي الاتصال الكيميائي عبر المملكة إلى تحول الأيض القائم على البريون القابل للتوريث والمفيد للطرفين. الخلية 158: 1083-1093. دوى: 10.1016 / j.cell.2014.07.025.CrossRefPubMed الباحث العلمي من Google

20.↵ Wickner RB ، Shewmaker FP ، Bateman DA ، Edskes HK ، Gorkovskiy A ، Dayani Y ، Bezsonov EE. 2015. بريونات الخميرة: الهيكل ، والبيولوجيا ، وأنظمة معالجة البريون. ميكروبيول مول بيول القس 79: 1-17. دوى: 10.1128 / MMBR.00041-14.Abstract / FREE النص الكامل الباحث العلمي من Google

21.↵ Manjrekar J. 2017. الوراثة فوق الجينية والبريونات والتطور. جيه جينيه 96: 445-456. دوى: 10.1007 / s12041-017-0798-3.CrossRef الباحث العلمي من Google

22. Wickner RB ، Edskes HK ، Roberts BT ، Baxa U ، Pierce MM ، Ross ED ، Brachmann A. 2004. البريونات: البروتينات كجينات وكيانات معدية. جينات ديف 18: 470-485. دوى: 10.1101 / gad.1177104. نص كامل مجاني الباحث العلمي من Google

23 ـ روبرتس بي تي ، ويكنر آر بي. 2003. نشاط وراثي: بريون ينتشر بالتنشيط الذاتي التساهمي. جينات ديف 17: 2083-2087. دوى: 10.1101 / gad.1115803.Abstract / FREE النص الكامل الباحث العلمي من Google

24 ـ روبرتس بي تي ، ويكنر آر بي. 2004. نوع جديد من البريون: بروتين معدل ضروري لتعديله. دورة الخلية 3: 100-103. دوى: 10.4161 / cc.3.2.642.CrossRefPubMed الباحث العلمي من Google

25.↵Cancellotti E، Mahal SP، Somerville R، Diack A، Brown D، Piccardo P، Weissmann C، Manson JC. 2013. تغييرات ما بعد متعدية لـ PrP تغير خصائص سلالة اعتلال الدماغ الإسفنجي القابل للانتقال. EMBO J 32: 756-769. دوى: 10.1038 / emboj.2013.6.Abstract / FREE النص الكامل الباحث العلمي من Google

26- تشاكرافارتي أيه كيه ، سميكال تي ، إيتاكورا إيه كيه ، جارسيا دي إم ، جاروش دي إف. 2020. جسيم بريون غير اميلويد ينشط برنامج التعبير الجيني الوراثي. خلية مول 77: 251 - 265 هـ. دوى: 10.1016 / j.molcel.2019.10.028.CrossRef الباحث العلمي من Google

27.↵ Harvey ZH، Chakravarty AK، Futia RA، Jarosz DF. 2020. مفتاح جيني بريون ينشئ حالة كروماتين نشطة. الخلية 180: 928–940.e14. دوى: 10.1016 / j.cell.2020.02.014.CrossRef الباحث العلمي من Google

28- Badelt S، Flamm C، Hofacker IL. 2016. التصميم الحسابي لـ RNA دائري بسلوك بريوني. حياة أرتيف 22: 172 - 184. دوى: 10.1162 / ARTL_a_00197.CrossRef الباحث العلمي من Google

29.↵Ferré-D’Amaré AR، Scott WG. 2010. ريبوزيمات صغيرة ذاتية الشق. كولد سبرينغ هارب بيرسبكت بيول 2: a003574. دوى: 10.1101 / cshperspect.a003574.Abstract / FREE نص كامل

30 ـ راميش أ ، وينكلر ، مرحاض. 2014. ريبوزيمات ربط المستقلب. Biochim Biophys Acta 1839: 989-994. دوى: 10.1016 / j.bbagrm.2014.04.015.CrossRef الباحث العلمي من Google

31.Ferré-D’Amaré AR. 2011. استخدام الإنزيم من قبل glmS ribozyme-riboswitch يشير إلى التوسع البدائي لكيمياء الحمض النووي الريبي بواسطة جزيئات صغيرة. شركة Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 366: 2942–2948. دوى: 10.1098 / rstb.2011.0131.CrossRefPubMed الباحث العلمي من Google

32 ـ تينسلي را ، فورتشاك جي آر دبليو ، والتر إن جي. 2007. التحويل الريبي التحفيزي عبر المفعول glmS: مغلق ومحمّل. الجيش الملكي النيبالي 13: 468-477. دوى: 10.1261 / rna.341807.Abstract / FREE النص الكامل الباحث العلمي من Google

33.↵Lau MWL ، Ferré-D’Amaré AR. 2013. ريبوزيم glmS المتطور في المختبر له طية من النوع البري ولكنه يفقد الاعتماد على الإنزيم المساعد. نات كيم بيول 9: 805 - 810. دوى: 10.1038 / nchembio.1360.CrossRef الباحث العلمي من Google

34.↵ Diener TO. 2003. اكتشاف أشباه الفيروسات - منظور شخصي. نات ريف ميكروبيول 1: 75-80. دوى: 10.1038 / nrmicro736.CrossRefPubMed ويب العلوم

35. Elena SF، Dopazo J، Flores R، Diener TO، Moya A. 1991. نسالة من أشباه الفيروسات ، الحمض النووي الريبي الساتلي الشبيه بالفيروس ، والمجال الشبيه بالفيروس من التهاب الكبد الفيروسي دلتا الحمض النووي الريبي. Proc Natl Acad Sci U S A 88: 5631-5634. دوى: 10.1073 / pnas.88.13.5631.Abstract / FREE النص الكامل

36. Flores R ، Grubb D ، Elleuch A ، Nohales MÁ ، Delgado S ، Gago S. 2011. تكرار الدائرة المتدحرجة لأشباه الفيروسات ، الحمض النووي الريبي الساتلي الشبيه بالفيروس وفيروس التهاب الكبد الوبائي: اختلافات في الموضوع. الحمض النووي الريبي بيول 8: 200–206. دوى: 10.4161 / rna.8.2.14238.CrossRefPubMed ويب العلوم الباحث العلمي من Google

37.↵Daròs JA، Flores R. 1995. تحديد عنصر يشبه retroviroid من النباتات. Proc Natl Acad Sci U S A 92: 6856-6860. دوى: 10.1073 / pnas.92.15.6856.Abstract / FREE النص الكامل

38.↵Vera A، Daròs JA، Flores R، Hernández C. 2000. يتم دمج الحمض النووي لعنصر يشبه retroviroid للنبات في مواقع مختلفة في جينوم فيروس pararetrovirus للنبات ويظهر أشكالًا متعددة مع حذف تسلسل. J فيرول 74: 10390-10400. دوى: 10.1128 / jvi.74.22.10390-10400.2000.Abstract / FREE النص الكامل

39. Hegedus K، Dallmann G، Balázs E. 2004. شكل DNA لعنصر يشبه retroviroid يشارك في أحداث إعادة التركيب مع نفسه ومع جينوم النبات. علم الفيروسات 325: 277-286. دوى: 10.1016 / j.virol.2004.04.035.CrossRefPubMedWeb of Science الباحث العلمي من Google

40.↵ Hammann C، Luptak A، Perreault J، de la Peña M. 2012. رايبوزيم رأس المطرقة في كل مكان. الجيش الملكي النيبالي 18: 871-885. دوى: 10.1261 / rna.031401.111.Abstract / FREE النص الكامل

41.↵Bussière F ، Ledû S ، Girard M ، Héroux M ، Perreault J-P ، Matton DP. 2003. تطوير كاسيت ريبوزيم فعال رابطة الدول المستقلة عبر رابطة الدول المستقلة لتعطيل جينات النبات: كاسيت ريبوزيم cis-trans-cis. التكنولوجيا الحيوية النباتية J 1: 423-435. دوى: 10.1046 / j.1467-7652.2003.00039.x.CrossRefPubMed الباحث العلمي من Google

42. Webb C-HT ، Lupták A. 2018. المعلمات الحركية للانفصال العابر عن طريق ريبوزيمات ممتدة تشبه HDV واحتمال اكتشاف الحمض النووي الريبي العابر الجينومي. الكيمياء الحيوية 57: 1440-1450. دوى: 10.1021 / acs.biochem.7b00789.CrossRef الباحث العلمي من Google

43.↵Huang X، Zhao Y، Pu Q، Liu G، Peng Y، Wang F، Chen G، Sun M، Du F، Dong J، Cui X، Tang Z، Mo X.2019. ريبوزيمات رأس المطرقة. الأحماض النووية الدقة 47: 2514-2522. دوى: 10.1093 / nar / gkz018.CrossRef الباحث العلمي من Google

44 ـ التشيكية ب ، حانون جي. 2016. حلقة واحدة للحكم عليهم جميعًا: دورة كرة الطاولة وإسكات البيرنا الموجه. اتجاهات علم الكيمياء الحيوية 41: 324 - 337. دوى: 10.1016 / j.tibs.2015.12.008.CrossRefPubMed الباحث العلمي من Google

45. التشيك B ، Munafò M ، Ciabrelli F ، Eastwood EL ، Fabry MH ، Kneuss E ، Hannon GJ. 2018. دفاع الجينوم الموجه بالـ piRNA: من التكوُّن الحيوي إلى الإسكات. Annu Rev Genet 52: 131-157. دوى: 10.1146 / annurev-genet-120417-031441.

46. ​​↵Rechavi O ، Lev I. 2017. مبادئ وراثة الحمض النووي الريبي الصغير عبر الأجيال في Caenorhabditis elegans. كور بيول 27: R720 – R730. دوى: 10.1016 / j.cub.2017.05.043.CrossRef الباحث العلمي من Google

47. باتاغليا إي. 2005. بريون ، بروتين ، متوافق مع البروتين: تحليل مصطلحات. Rend Fis Acc Lincei 16: 5–17. دوى: 10.1007 / BF02904737.CrossRef الباحث العلمي من Google

48.↵de la Peña M. 2018. التكاثر الحيوي للـ RNAs في حقيقيات النوى من خلال ريبوزيمات رأس المطرقة ذاتية الانقسام ، ص 53-63. في Xiao J (ed) ، Circular RNAs. سبرينغر سنغافورة ، سنغافورة الباحث العلمي من Google


أمراض البريون والتشخيص الجزيئي القائم على Prpsc

* المؤلف المراسل: Jianhui Wang
قسم علم الأمراض ، جامعة ييل ، 310 شارع سيدار ، FMB402 ، نيو هافن سي تي 06510 ، الولايات المتحدة الأمريكية
الهاتف: +012037857802
الفاكس: +01 (203)785-6899
بريد الالكتروني: [البريد الإلكتروني & # 160 محمي]

تاريخ الحصول عليه: 04 نوفمبر 2015 التاريخ المقبول: 22 ديسمبر 2015 تاريخ النشر: 30 ديسمبر 2015

الملخص

أمراض البريون ، المعروفة أيضًا باسم اعتلال الدماغ الإسفنجي القابل للانتقال (TSEs) ، هي اضطرابات تنكسية عصبية قاتلة ذات مظهر مجهري يشبه الإسفنج في الدماغ المصاب. تحدث بسبب جزيء بروتيني فقط يتكون من شكل إسوي غير طبيعي (PrPSc) من بروتين البريون الخلوي الطبيعي في كل مكان PrPc. تؤثر أمراض البريون على كل من الإنسان والحيوان ، ويمكن أن تسبب أنواعًا متباينة من Corbi & egravere. في البشر ، هناك ستة أنماط صوتية مختلفة لأمراض البريون ، بما في ذلك مرض كورو ، ومرض كروتزفيلد جاكوب (CJD) ، ومتلازمة غيرستمان- Str & aumlussler-Scheinker (GSS) ، والأرق العائلي المميت (FFI) ، ومرض كروتزفيلد جاكوب المتغير (vCJD) و اعتلال بريونوباثي حساس للبروتياز (VPSPr). هناك خمسة أمراض بريون مدروسة جيدًا في الحيوانات العاشبة والحيوانات آكلة اللحوم ، بما في ذلك سكرابي ، واعتلال الدماغ الإسفنجي البقري (جنون البقر) ، ومرض الهزال المزمن (CWD) ، والتهاب دماغ المنك القابل للانتقال (TME) ، والتهاب الدماغ الإسفنجي القطط (FSE). باعتباره العامل الممرض للأمراض ، يتراكم PrPSc في الأنسجة وسوائل الجسم للأفراد المصابين ، ويعمل كمؤشر موثوق به لتشخيص أمراض البريون. تم استخدام اختبارات المقايسة الحيوية ، والتكتل المناعي ، والكيمياء المناعية (IHC) ، واختبارات الامتصاص المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) في تشخيص مرض البريون ومراقبته ، لكنها ليست كافية للتشخيص قبل السريري. أظهرت طرق تضخيم PrPSc المحسّنة حديثًا في المختبر ، مثل التضخيم الدوري لخلل البروتين (PMCA) ، ومقايسة بذر الأميلويد (ASA) ، والتحويل الناجم عن الارتعاش في الوقت الفعلي (RT-QUIC) ، حساسية متزايدة بشكل كبير. في الآونة الأخيرة ، تم تطبيق RT-QUIC و PMCA على الاختبارات غير الباضعة التي تستهدف PrPSc في البول أو مسحة الأنف ، مما يجعل التشخيص المبكر ومراقبة أمراض البريون أكثر عملية.

الكلمات الدالة

تشخيص بريون TSEs PrPSc PrPc اعتلال الدماغ الإسفنجي القابل للانتقال

مقدمة

أمراض البريون هي حالات نادرة ولكنها مميتة للجهاز العصبي المركزي ، وتظهر أعراض التنكس العصبي مثل التشنجات والخرف والرنح والتغيرات السلوكية. بسبب ميزة قابليتها للانتقال والمظهر المجهري الشبيه بالإسفنج في أنسجة المخ المصابة ، يطلق عليها أيضًا اسم اعتلال الدماغ الإسفنجي القابل للانتقال (TSEs). فترة حضانة مرض البريون طويلة ، ولكن بمجرد ظهور العلامات السريرية ، يتطور المرض بسرعة ويؤدي إلى الوفاة بسرعة. على الرغم من وجود علاجات لتخفيف الأعراض ، لا يتوفر دواء يمنح فوائد البقاء على قيد الحياة لعلاج أمراض البريون البشرية [1،2]. كانت أزمة مرض كروتزفيلد جاكوب (vCJD) المتغيرة بين البشر في عام 1996 في المملكة المتحدة ناجمة عن استهلاك الأبقار المصابة بمرض جنون البقر ، مما يدل على أن أمراض البريون السائدة يمكن أن تنتشر من حيوانات الطعام إلى البشر ، و لذلك أثارت الأزمة مخاوف عميقة بشأن صحة الإنسان والاقتصاد [3]. من الخطورة أيضًا إهمال الأشخاص المصابين بدون علامات سريرية كبيرة ، لأن الوقت من الإصابة إلى ظهور علامات المرض يمكن أن يصل إلى 50 عامًا [4] ، وخلال هذه الفترة من فترة الحضانة يمكن أن يكون المصابون حاملين للمرض. وقد تنشر أمراض البريون من خلال تلوث الأجهزة الطبية / الأسنان أو نقل الدم أو الزرع [5]. لذلك ، من المهم تطوير تقنيات حساسة لتشخيص أمراض البريون ليس فقط للمرضى و rsquo لتخفيف الأعراض في حد ذاته ، ولكن أيضًا لحماية الصحة العامة. تقليديا ، كانت أمراض البريون تُشخص عادة من خلال العلامات السريرية وتؤكد بفحص ما بعد الوفاة ، ولكن لم تكن هناك طريقة كافية لتشخيص المرض في مرحلة مبكرة. في الآونة الأخيرة ، تحسن حديثا في المختبر قد تكون طرق تشخيص التضخيم بمثابة حل واعد لهذا النقص ، وقد توفر أدوات الفحص غير الباضعة المحتملة لمراقبة المرض. في هذا الاستعراض ، نقدم لمحة موجزة عن تاريخ أمراض البريون واكتشافها ، والتسبب في المرض والتشخيص الجزيئي ، وعلى وجه الخصوص قمنا بتلخيص اختبارات الفحص السريع والدقيق غير الباضعة التي تم تطويرها مؤخرًا ، من أجل إلقاء بعض الضوء على التشخيص المبكر والمراقبة من أمراض البريون.

تاريخ اكتشاف أمراض البريون

في البشر ، هناك 6 أنماط ظاهرية لأمراض البريون: مرض كورو ، ومرض كروتزفيلد جاكوب (CJD) ، ومتلازمة جيرستمان- Str & aumlussler-Scheinker (GSS) ، والأرق العائلي المميت (FFI) ، ومرض كروتزفيلد جاكوب (vCJD) المتغير الاعتلال البريوني الحساس للبروتياز (VPSPr) في الحيوانات ذوات الحوافر العاشبة ، يوجد سكرابي في الأغنام والماعز ، واعتلال الدماغ الإسفنجي البقري (BSE ، المعروف أيضًا باسم & amp ؛ مرض البقرة ومثل) في الماشية ، ومرض الهزال المزمن (CWD) في الغزلان والأيائل في الحيوانات آكلة اللحوم ، هناك هو اعتلال دماغ المنك القابل للانتقال (TME) في المنك ، واعتلال الدماغ الإسفنجي للقطط (FSE) في القطط والفهد. من المحتمل جدًا أن المزيد من الأنواع تحمل هذا النوع من الأمراض. تشترك جميع أمراض البريون هذه في السمات المشتركة بما في ذلك عملية التنكس العصبي المميتة ، والدماغ الشبيه بالإسفنج ، والقدرة على نقل الأمراض. شكل 1 يوضح الجدول الزمني لاكتشاف أمراض البريونات المعروفة ، وقد لخصنا هنا التاريخ المختصر لكل نوع منها ، من الاكتشاف الأول إلى المرحلة الراسخة المتمثلة في التلقيح الناجح للحيوانات النموذجية.

شكل 1: التسلسل الزمني لتاريخ اكتشاف أمراض البريون

سكرابي في الأغنام والماعز

سكرابي هو أول مرض بريون تم وصفه. يعود السجل الأول إلى عام 1732 ، عندما تم وصف سكرابى الأغنام في بريطانيا العظمى [6]. يمكن أن يصيب سكرابى كل من الأغنام والماعز ، وينتشر بينهم من خلال الاتصال ، ويسبب الحيوانات المصابة كشط الصوف أو الشعر ، وفقدان الوزن ، وإظهار سلوكيات غريبة [7،8]. في عام 1898 ، لوحظت آفة دماغية في الأغنام المصابة بالسكراب ، وهو أول ذكر لخصائص الاعتلال الدماغي الإسفنجي [9]. في عام 1961 ، اكتشف تشاندلر أنه يمكن إعطاء سكرابي للفئران ، مما أدى إلى تسريع تقدم أبحاث سكرابي [10] ، واستخدمت طريقة الانتقال إلى حيوان نموذجي على نطاق واسع في دراسات مرض البريون الأخرى منذ ذلك الحين. بعد أن اكتشف الباحثون أمراضًا لها علامات سريرية بسبب الاعتلال الدماغي الإسفنجي ، قاموا بدراسة الأمراض في الحيوانات النموذجية ، مما أدى إلى تسريع البحث في التسبب في المرض.

Kuru و CJD و GSS و FFI و VPSPr في البشر

في عام 1957 ، أبلغ جاجدوسك عن مرض كورو في قبيلة فور الواقعة في بابوا ، غينيا الجديدة [11]. سمي المرض باسم & ldquokuru & rdquo لأن هذه الكلمة المحلية تترجم إلى & ldquotrembling من الخوف أو البرد & rdquo ، مما يعكس بشكل جيد خصائص الرعاش الفريدة للمرض خلال المراحل المبكرة. حدد Gajdusek في وقت لاحق سبب kuru باعتباره طقوس أكل لحوم البشر في قبيلة فور بعد أن حقق انتقال كورو إلى الشمبانزي [12].

في عشرينيات القرن الماضي ، اكتشف كروتزفيلد وجاكوب مرضًا مميتًا آخر من اعتلال الدماغ الإسفنجي ، وهو مرض كروتزفيلد جاكوب (CJD) ، والذي يؤدي إلى الخرف التنكسي العصبي المتأخر مع معدل بقاء إجمالي لمدة 6 أشهر بنسبة 30٪ [13]. في عام 1968 ، نقل جيبس ​​CJD إلى الشمبانزي [5]. بحلول عام 1972 ، أدرك جاجدوسك وباحثون آخرون أن أمراض سكرابي وكورو وكروتزفيلد جاكوب كانت جميعها من أمراض الدماغ الإسفنجية تحت الحادة ، واقترحوا أن هذه الأمراض نتجت عن فيروس بطيء [14]. في عام 1978 ، تم نقل مرض كروتزفيلد_جاكوب (CJD) إلى نموذج الفأر بواسطة Manuelidis [15].

تم الإبلاغ عن GSS لأول مرة في عام 1936 [16] ، ووجد في النهاية أنه يشترك في عملية مسببة للأمراض مماثلة مع CJD [17] ويمكن أن ينتقل إلى نماذج القوارض [18]. في عام 1982 ، وجد Prusiner أن البريون هو السبب الفعلي لمرض سكرابي [19] ، وصنف لاحقًا الأمراض البشرية التنكسية الثلاثة المشابهة للسكرابي ، كورو ، CJD و GSS ، على أنها أمراض بريون [20]. حصل Prusiner على جائزة نوبل في عام 1997 في علم وظائف الأعضاء أو الطب لاكتشافه. يمكن تأريخ الأرق العائلي إلى عام 1765 ، عندما تم تسجيل أول حالة وفاة لمريض عانى من الأرق لأكثر من عام [21] ومع ذلك ، تم تحديده في عام 1982 [22] وتم تضمينه في فئة مرض البريون [23]. تم مطابقة FFI للانتقال إلى حيوانات المختبر في عام 1995 [24].

تم الإبلاغ عن VPSPr لأول مرة في عام 2008 [25]. إنه مرض بريون متقطع بشري غير متجانس من حيث حساسية البروتياز [26]. VASPr ليس مرض بريون مدروس جيدًا حتى الآن ولا توجد دراسات منشورة حول قابليته للانتقال إلى النماذج الحيوانية.

TME في المنك ، CWD في الغزلان والأيائل ، و FSE في القطط

تم الإبلاغ عن الملاحظات الأولى لاعتلال دماغ المنك المعدي في عام 1947 [27،28]. يعد اعتلال دماغ المنك القابل للانتقال مرضًا تدريجيًا قاتلًا يصيب منك الرانش. تم نقل المرض تجريبيا إلى القرود والهامستر [29]. في عام 1967 ، لوحظ مرض الهزال المزمن (CWD) في عنق الرحم في أمريكا الشمالية لأول مرة ، ووجد أنه قابل للانتقال عن طريق التلقيح داخل المخ إلى الأبقار والأغنام والماعز [30]. جهود مراقبة CWD أكثر صعوبة ، لأن المرض لم يكن موجودًا فقط في عنق الرحم الأسير [31] ، ولكن أيضًا في عنق الرحم الطليق [32].

في عام 1990 تم العثور على FSE لأول مرة في قطة مصابة باعتلال دماغي إسفنجي يتميز بشكل أساسي بداء إسفنجي عصبي المادة الرمادية [33] ، وانتقل هذا المرض إلى الفئران لاحقًا [34]. تم العثور على المزيد من حالات FSE في القطط البرية الأسيرة بما في ذلك الفهود والبوما والأسود والنمور والأسود والقطط الذهبية الآسيوية [35].

مرض جنون البقر في البقر و vCJD في الإنسان

يتم تقديم مرض جنون البقر و vCJD معًا نظرًا لارتباطهما ارتباطًا وثيقًا. تم العثور على vCJD في البشر نتيجة لانتقال بريونات الأبقار من الماشية المصابة بمرض جنون البقر إلى الإنسان. في ثمانينيات القرن الماضي ، تم تشخيص إصابة بقرة بريطانية بمرض جنون البقر ، المعروف أيضًا باسم & quot؛ مرض البقرة & quot. في البداية ، أدى انتشار مرض جنون البقر في الماشية البريطانية إلى زيادة الخوف من انتقاله إلى البشر ، حيث يمكن أن يستهلك الناس عن طريق الخطأ الأبقار المصابة بمرض جنون البقر والتي تحمل العامل المنقول بريون [36]. لسوء الحظ ، تحولت المخاوف إلى حقيقة في التسعينيات عندما تم تأكيد متغير مرض كروتزفيلد وندش جاكوب (vCJD) الموجود في البشر نتيجة لانتقال بريونات الأبقار من الأبقار المصابة بمرض جنون البقر [37-39]. تم التعرف على داء كروتزفيلد جاكوب الناجم عن أكل الماشية المريضة ، ويميل إلى الحدوث عند الشباب. يسبب داء كروتزفيلد جاكوب (vCJD) أعراضًا نفسية أو حسية بارزة ويؤخر ظهور التشوهات العصبية ، والتي تختلف عن أمراض كروتزفيلد جاكوب الأخرى [40].

التسبب في أمراض البريون

الدراسات المبكرة على الفيروسات غير التقليدية و ldquoviruses و rdquo والنجاح في إيقاف kuru

أظهرت الملاحظة على سكرابي أن سوائل الولادة والمشيمة من الإناث المصابة تحتوي على عامل سكرابي وتسبب في انتقال المرض إلى الحملان حديثة الولادة السليمة. كانت تلك الحملان حديثة الولادة التي تشترك في نفس قلم الحمل معرضة للغاية للإصابة. في ذلك الوقت ، اقتصرت الأسباب المعروفة للأمراض المعدية على عوامل بكتيرية أو فيروسية أو فطرية أو طفيلية معينة. بدأ ويلسون في افتراض أن العامل كان فيروسًا [41]. وافق العديد من باحثي سكرابي الأوائل لأنهم وجدوا أن عوامل سكرابي صغيرة جدًا ، وهو ما يتفق مع افتراض الفيروس [42]. اقترح Gajdusek في عمله على kuru أيضًا أن وكيل kuru يجب أن يكون نوعًا من الفيروسات القابلة للانتقال [43]. ومع ذلك ، لاحظ ألبر أن الإشعاع فوق البنفسجي لتعليق مستخلصات دماغ الفئران المصابة لم يؤثر على إصابة المستخلصات بالفئران الأخرى ، لذلك خلص إلى أن العامل ربما لم يعتمد على الأحماض النووية لقدرته على التكاثر لأن الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن تقتل. الفيروس [44]. عندما نقل Gajdusek أمراض kuru و CJD و scrapie إلى قرود السنجاب ، افترض أن عوامل الأمراض الثلاثة كانت كلها & ldquoslow virus & rdquo ، مما يعني أن الفيروس قد يتطور ببطء من الكمية المتبقية جدًا التي نجت من العوامل الضارة البيئية [45].على الرغم من حقيقة أن الفيروس البطيء المشتبه به لم يتم تحديده مطلقًا ، بعد توقف أكل لحوم البشر في عام 1960 ، انخفضت حالات الإصابة بالكورو وتم القضاء عليه تمامًا في النهاية. بسبب مساهمته في أبحاث kuru ، فاز Gajdusek بجائزة عام 1976 & rsquos نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب.

اكتشاف البريون كوكيل وتأسيس نظرية البريون

في عام 1982 ، بعد سلسلة من الدراسات حول خصائص عوامل هذه الأمراض ، وجد Prusiner أدلة تشير إلى الأمراض و [رسقوو] يرتبط العامل ببروتين [46 ، 47]. ووصف عامل معدي بروتيني ، & ldquoPrion & rdquo ، لشرح التسبب في المرض [48]. هناك العديد من النقاشات ضد نظرية البريون في المجتمع العلمي من البداية [49] ، إلى الوقت الذي تلا فوز Prusiner بجائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لاكتشافه البريون في عام 1997 ، وحتى في الأيام الأخيرة جدًا [50-52] ]. ومع ذلك ، كانت نظرية البريون راسخة في النهاية واستنادًا إلى هذه النظرية ، تم تصنيف فئة جديدة من الأمراض المعدية ، وأمراض ldquoprion & rdquo.

بناءً على هذه النظرية ، تنتقل الأمراض عن طريق جسيم بروتيني معدي ، بريون. على المستوى الجزيئي ، كما هو موضح في الشكل 2، البريون هو الشكل الإسوي غير الطبيعي المعدي (PrPSc ، PrP يعني بروتين بريون ، وتم تسمية Sc على اسم سكرابي) لبروتين بريون خلوي عادي (PrPc) ، بينما يقع PrPc بشكل أساسي على سطح خلية الخلايا العصبية داخل الجهاز العصبي المركزي ولكن وظيفتها المحددة ليست مفهومة تماما. يشكل PrPSc مادة الأميلويد وهو معدي لأنه عند لمس PrPc ، فإنه يحول PrPc إلى PrPSc [53]. يؤدي تراكم PrPSc إلى إتلاف الخلايا بشكل خطير ، ويسبب الدبق وفقدان الخلايا العصبية. علاوة على ذلك ، يتجمع PrPSc لتكوين لويحات تعرف باسم amyloids وتشكل فجوات في الخلايا العصبية ، والتي تسبب البنية الإسفنجية النموذجية في الدماغ المصاب [54]. نظرًا لأن وحدة البريون عبارة عن جزيء بروتيني ، فحتى المجهر الإلكتروني يمكنه فقط إظهار الأميلويد وليس البريونات الفردية ، وهو ما يفسر سبب استنتاج أن العوامل كانت صغيرة للغاية من قبل. البريون هو بروتين فقط ، وهو ما يفسر سبب مقاومة العوامل للإجراءات التي عادة ما تكسر الحمض النووي وتدمر الأشكال البيولوجية لمسببات الأمراض الأخرى. نظرًا لأن البريون هو شكل غير طبيعي من البروتين الطبيعي المشفر وراثيًا ، فإنه يتسبب في السمة الجينية لأمراض البريون العائلية ، ولا يسبب استجابة مناعية في المضيف.

الشكل 2: نظرية البريون - التسبب في أمراض البريون.

تم الإبلاغ عن إمكانية توليد البريون القابل للانتقال مثل عامل البروتين من الفطريات الخيطية في المختبر [55] ، مما يدل على صحة فرضية البروتين فقط. على الرغم من أن الآليات المسببة للأمراض القائمة على البريون قد تم وصفها لأول مرة في الثدييات ، فقد يكون لها الآن صلة أوسع نظرًا لوجود جزيئات معدية بروتينية مماثلة أيضًا في الفطريات والخميرة [56].

تم العثور على بروتين ظل PrPc يسمى Shadoo له خصائص وقائية للمرض ، وكان تقليل تنظيم PrPc عنصرًا من عوامل التسبب في المرض [58]. في الآونة الأخيرة ، تم العثور على بعض مثبطات لتشكيل PrPSc ، مما يبعث الأمل في العلاجات المفيدة لأمراض البريون [59 ، 60]. أشارت النتائج الحديثة أيضًا إلى أن سوء تشكيل البريون يعزز تكوين p-tau وتجميع & alpha-synuclein و ubiquitin ، مما قد يؤدي إلى طرق علاجية [61]. كما تمت مناقشة إمكانية لقاح مرض البريون بناءً على التقدم الكبير في تحديد الأجسام المضادة التي تحدد حاتمة PrPSc الخاصة [62،63]. وجدت دراسة حديثة أن الهيباراناز يلعب دورًا وقائيًا في الإصابة بمرض البريون وتطوره عن طريق التدخل في كبريتات الهيباران المسؤولة عن التسبب في مرض البريون [64]. هذه في الجسم الحي أظهرت الدراسة أن ظهور مرض سكرابي وتطوره قد تأخر بشكل كبير في الفئران المعدلة وراثيًا المصابة بمرض سكرابي والتي تفرط في التعبير عن الهيباراناز ، وبالتالي كشفت أن الهيباراناز هو هدف علاجي محتمل آخر. ومع ذلك ، فإن الآلية الأساسية حول كيفية التقاط PrPSc وتجنيد PrPc وتحويلها إلى PrPSc لا تزال غير واضحة حتى الآن. قد لا يؤدي اكتشاف الآلية في هذا الإجراء إلى تطوير مناهج تشخيصية وعلاجية جديدة فحسب ، بل قد يؤدي أيضًا إلى بناء معلم آخر في علم وثقافة البيولوجيا الأساسية ، الحائز الثالث على جائزة نوبل في أمراض البريون.

أدوات الكشف عن Prpsc لتشخيص مرض البريون

يتم تشخيص أمراض البريون تقليديًا من خلال العلامات السريرية ، وتخطيط كهربية الدماغ ، والتصوير بالرنين المغناطيسي ، ويتم تأكيدها عن طريق الفحص المرضي بعد الوفاة. يمكن أن يصل التشخيص الجزيئي عمومًا إلى مستوى أعلى من الحساسية والنوعية ، وهو أمر مهم لتأكيد التشخيص والفحص قبل السريري. نظرًا لأن PrPSc هو عامل أمراض البريون ، فإنه يصبح العلامة الجزيئية الوحيدة الموثوقة لأمراض البريون. كانت هناك علامات جزيئية لمرض البريون ، مثل بروتين 14-3-3 ، وبروتين S100 و enolase الخاص بالخلايا العصبية (NSE) ، لكن هذه العلامات لم تكن جيدة مثل PrPSc فيما يتعلق بالخصوصية. التشخيص القائم على PRPSc ليس فقط اختبار التشكل المرضي النهائي للأمراض ، ولكنه أيضًا المرشح الأول للفحص قبل السريري [65،66]. في الجدول 1، قمنا بإدراج طرق اكتشاف PrPSc الكلاسيكية ، والتي تم تجميعها في 3 فئات ، بما في ذلك في الجسم الحي فئة التضخيم ، فئة عدم التضخيم و في المختبر فئة التضخيم. ال في الجسم الحي طريقة التضخيم هي استخدام المقايسة الحيوية في حيوانات المختبر. إنها حساسة وموثوقة ولكنها تستغرق وقتًا طويلاً (شهور أو سنوات) ، وفي بعض الأحيان يصعب التغلب على حواجز الأنواع. تتميز طرق عدم التضخيم بخصوصية جيدة ويتم استخدامها تقليديًا في التشخيص السريري ، ولكن في معظم الحالات بعد الوفاة. فقط عندما يستخدم البعض منهم تقنيات محسنة مثل التخصيب والتزهير ، يمكن أن يكون لديهم حساسية عالية لاختبار الدم قبل الوفاة. ال في المختبر تعتبر طرق التضخيم حساسة بدرجة كافية لاكتشاف بروتينات البريون غير المطوية في المراحل بدون أعراض ، حتى في سائل الجسم غير الغازي مثل البول.

فئة طريقة آلية المرجعي إذا اكتشف Proteinase K الحساسة PrPSc؟ العينات المستهدفة ملحوظات مجموعات تجارية
في الجسم الحي التضخيم الفحص الحيوي للحيوان يقيس ID50 أو LD50 في الحيوانات الملقحة تشاندلر [10] نعم الأنسجة والدم والبول واللعاب علامات مضخمة ، لكنها مكلفة وأحيانًا بها حواجز بين الأنواع. لا أحد
عدم التضخيم لطخة ويسترن صبغة الأجسام المضادة PRP ماكينلي [67] لا منديل يمكن الكشف عن أنواع السلالة. بريونيكس-تشيك ويسترن
إليسا صبغة الأجسام المضادة PRP باري [68] لا الأنسجة والدم مناسبة لتخصيب التقاط المستضد. فحص بريونيك ، Enfer TSE ، Bio-Rad TeSeE ، Roboscreen Beta Prion BSE ، Institut Pourquier Speed ​​& rsquoit BSE ، Roche PrionScreen ، IDEXX HerdChek BSE
المدينة المنورة صبغة الأجسام المضادة PRP ماكبرايد [69] لا منديل يمكن أن تظهر المواقع في الأنسجة ، ولكن قد يغيب عن PrPSc المعطل للمستضد. أنظمة Ventana IHC
CDI المقايسة المناعية المعتمدة على التشكل باستخدام حماية الحاتمة سفر [70] نعم منديل يمكن الكشف عن أنواع السلالة. InPro CDI-5 ، Ceditect BSE
دلفيا المقايسة المناعية الفلورية اللانثانيدية المحسنة التفكك ، تقيس النسبة المئوية من PrPSc غير القابل للذوبان بارنارد [71] نعم الأنسجة والدم إشارة مضان متكاملة تم حلها بمرور الوقت. PE DELFIA TRF
MPD تشخيص البروتين الخاطئ ، حرائق excimer المرفقة عندما يتحول الببتيد إلى تشكيل ورقة szlig جروسيت [72] نعم الأنسجة والدم خطوات بسيطة بدون استخدام أي جسم مضاد. لا أحد
صوفيا المقايسة المناعية للألياف الضوئية المحيطة تشانغ [73] نعم الأنسجة والدم والبول تعاون الأجسام المضادة المتعددة. لا أحد
في المختبر التضخيم فحص الخلية الحيوية يكتشف PrPSc في الخلايا الملقحة بوسكي [74] لا الأنسجة والدم إشارة مضخمة ، في بعض الأحيان لديها حواجز الأنواع. لا أحد
PMCA تضخيم دوري اختلال البروتين سابوريو [75] نعم الأنسجة ، الدم ، السائل الدماغي الشوكي ، البول إشارة مضخمة. لا أحد
ك مقايسة بذر اميلويد ، يستخدم صبغة اميلويد تى اتش تى كولبي [76] نعم الأنسجة ، الدم ، السائل الدماغي الشوكي إشارة مضخمة ، خلفية منخفضة ، تحتاج إلى خطوة ترسيب في إعداد البذور. لا أحد
RT-QUIC في الوقت الحقيقي التحويل الناجم عن الاهتزاز ، يستخدم صبغة الأميلويد THT أتاراشي [77] نعم الأنسجة والدم ومسحة الأنف إشارة مضخمة ، خطوة اهتزاز بسيطة وخلفية منخفضة. لا أحد

الجدول 1: طرق التشخيص المستندة إلى PRPSc

في الجسم الحي كشف تضخيم PrPSc

غالبًا ما تُستخدم الاختبارات الحيوية التي تتضمن استخدام حيوانات المختبر للكشف عن PrPSc ومعايرته ، لأن PrPSc يمكنه تحويل PrPc إلى PrPSc في الجسم الحي وبالتالي تسبب علامات سريرية يمكن ملاحظتها والموت. يمكن قياس العيار من خلال فترة الحضانة في حيوانات التجارب الملقحة بالتخفيف المتسلسل من مادة الاختبار [78] ، أو تحديدها بالجرعة المعدية أو المميتة المتوسطة (ID50 ، LD50) ، وهي جرعة البريون التي تسبب العدوى أو حالة مميتة في 50٪ من الحيوانات الملقحة على التوالي [79]. على الرغم من أنها حساسة للغاية يمكنها اكتشاف PrPSc في الدم [80،81] والبول واللعاب [67] ، إلا أنها تتطلب وقتًا طويلاً من الحضانة وفي بعض الأحيان يكون لديها مشكلة في عوائق الأنواع. يعد الماوس المعدّل وراثيًا للاختبار مفيدًا في اختراق حاجز الأنواع وتقليل وقت الحضانة ، لكن التكلفة لا تزال مرتفعة في الوقت والمال.

كشف عدم تضخيم PrPSc

الاكتشافات المناعية التقليدية: وفقًا لحقيقة أن أجزاء من PrPSc لا يمكن هضمها بالبروتيناز ، فقد تم تطوير الاكتشافات المناعية للجزء المقاوم للبروتيناز K من PRP ، بما في ذلك لطخة غربية تقليدية [67] ، والكيمياء المناعية (IHC) [69] ومقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم ( إليسا) [68]. يمكن لـ IHC إظهار الموقع المجهري لـ PrPSc ولكن في بعض الأحيان يكون لديها مشاكل في تعطيل المستضد في الأنسجة الثابتة ، لذلك هناك حاجة لاسترجاع المستضد في IHC [82]. يمكن أن تكشف البقع الغربية عن تخفيف 1000 مرة من تجانس الدماغ المصاب بالعدوى ، في حين أن ELISA أسرع من اللطخة الغربية وأكثر ملاءمة لتخصيب المستضد.

يمكن لـ ELISA زيادة الحساسية بشكل كبير بعد تخصيب الالتقاط بحيث يكتشف PrPSc في عينات الدم [83،84]. لا يوجد سوى مجموعة Western Blot التجارية المتاحة ، Prionics & rsquo Check Western ، في حين أن هناك العديد من مجموعات ELISA التجارية لفحص أعداد كبيرة من الحيوانات ، مثل Prionics & rsquo Check series و Enfer & rsquos TSEBio-Rad & rsquos TeSeE و Roboscreen Beta & rsquos Prion BSE و Institut Pourosquier & rsquos و Roche & rsquos PrionScreen.

لم يكن كل PrPSc مقاومًا للبروتيناز [84،85] ، لذا فإن طريقة الكشف عن البروتين بعد ليست كافية لـ PrPSc الحساس للبروتيناز. لذلك ، تعتمد طرق ELISA على الأجسام المضادة أو الوسائط الكيميائية التي ترتبط على وجه التحديد بـ PrPSc واستخدمت للكشف عن بروتيناز K الحساس لـ PrPSc [86،87]. أول اختبار تجاري يعتمد على التعرف المحدد لـ PrPSc هو IDEXX HerdChek BSE Antigen EIA ، والذي يستخدم يجند بوليمري تم تطويره لالتقاط PrPSc على وجه التحديد [88].

المقايسة المناعية المعتمدة على التشكل (CDI): وجدت الدراسات أن النشاط المناعي لـ PrPSc يتم تعزيزه بشكل كبير عن طريق تمسخ غوانيدينيوم ثيوسيانات [89] ، لأن تكوين PrPSc تغير وكشف الحواتم المخفية أثناء تمسخ غوانيدينيوم ثيوسيانات [90]. يستخدم CDI نسبة ارتباط الجسم المضاد بـ PrP المشوه / الأصلي كمقياس لتركيز PrPSc ، ويخبر السلالات المختلفة وفقًا للمواضع المختلفة على الرسم البياني لنسبة PrP المشوه / الأصلي [70]. يمكن لـ CDI المحسن اكتشاف PrPSc في سوائل الجسم لمرضى CJD / vCJD [91].

المقايسة المناعية الفلورية اللانثانيدية المحسنة التفكك (DELFIA): تستخدم هذه الطريقة مقايسة مناعية من موقعين. يحدد تركيزات PRP لمستخلصين معالجين بتركيزين من هيدروكلوريد الغوانيدين ، ثم يقيس النسبة المئوية لـ PrPSc غير القابل للذوبان كمعامل تشخيصي. الفحص دقيق لأنه يستخدم مجموعة مضان قوية وحساسة للغاية ومتوفرة تجارياً من علوم الحياة PE [71].

تشخيص البروتين الخاطئ (MPD): مقايسة MPD هي طريقة كشف بسيطة تعتمد على تحويل ببتيد البريون الاصطناعي في وجود PrPSc. يتم إنشاء الإشارة من تكوين الإكسيمر للفلوروفور المرتبط بالببتيد. عندما يقوم PrPSc في العينة بتحويل الببتيد الاصطناعي إلى & ورقة بيتا ، فإن الفلوروفوريين المرفقين يشكلان ثنائيًا مثقوبًا لإصدار التألق [72].

المقايسة المناعية للألياف الضوئية المحيطة (صوفيا): في الأجسام المضادة للبريون ، توجد ظاهرة التشغيل المناعي الإيجابية ، مما يعني أنه بعد ارتباط جسم مضاد أحادي النسيلة واحد من PrPSc بـ PrPSc ، تبدأ حواتم PrPSc الأخرى في الانفتاح على الجسم المضاد الوحيد النسيلة المحدد الآخر. بناءً على هذه الظاهرة ، تم تطوير نظام الكشف عن صوفيا. وهو يتألف من خطوة التقاط مناعي وخطوة عالية الحساسية للكشف عن التألق باستخدام الألياف الضوئية المستحثة بالليزر [73]. تعد الحساسية العالية لهذا الاختبار ميزة جيدة للكشف عن PrPSc قبل السريري في السوائل البيولوجية [92].

في المختبر كشف التضخيم لـ PrPSc: نظرًا لأن PrPSc هو شكل غير صحيح من البروتين وليس له صانع محدد على مستوى الجينات ، فلا يمكن اكتشافه من خلال الطرق التقليدية المستندة إلى تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR). ومع ذلك ، هناك في المختبر أنظمة لتضخيم PrPSc ، مماثلة من الناحية المفاهيمية لدورة PCR ، لزيادة حساسية الكشف. إنهم يعتمدون على نقل كميات صغيرة جدًا من بذور البروتين غير المطوية وتضخيمها إلى تجمعات بروتين أميلويدوجينيك أو بروتينات مقاومة للبروتين.

المعايرة الحيوية للخلية: يعتبر الاختبار الحيوي للحيوان طريقة كشف حساسة وموثوقة تعتمد على في الجسم الحي تضخيم PrPSc ، لكنه مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً. قدمت خطوط الخلايا المعدية عالية PrPSc نماذج جيدة خارج الجسم الحي لاكتشاف PrPSc [74،93]. عادةً ما تستخدم الاختبارات الحيوية المستندة إلى الخلية لطخة Westen و ELISA التقليدية للكشف عن PrPSc المتضخم في خطوط الخلايا ، وكان لها وقت حضانة أقصر بينما أظهرت حساسية مماثلة للمقايسة الحيوية الحيوانية [94]. كما هو الحال في الاختبارات الحيوية للحيوانات ، توجد حواجز للأنواع في الاختبارات الحيوية الخلوية ، ولكن الإفراط في التعبير عن PrPc في خطوط الخلايا قد يتغلب على حواجز الأنواع [95،96]. يعتبر التحليل الحيوي للخلية طريقة فعالة عندما يتوفر خط الخلية الخالد المناسب مع محتوى معين من الحمض النووي.

التضخيم الدوري الخاطئ للبروتين (PMCA): يستخدم PMCA في المختبر نظام التضخيم الدوري الذي يسمح بالتحويل السريع من PrPc الزائد الكبير المؤتلف إلى شكل يشبه PrPSc المقاوم للبروتين في وجود قالب PrPSc من العينات ، ثم يكتشف PrPSc المقاوم للبروتيناز بواسطة لطخة ويسترن. في كل دورة ، يتم تجميع تجميع PrPSc المحول عند احتضان قالب PrPSc مع PrPc ، ثم يتم تعطيل المجاميع عن طريق الصوتنة لإنتاج قوالب PrPSc متعددة لدورة التضخيم التالية [75]. هذه الطريقة حساسة بدرجة كافية لاكتشاف PrPSc في الدم في المراحل بدون أعراض لأمراض البريون [97-100].

مقايسة بذر اميلويد (ASA): نظرًا لأن PrPSc يمكن أن يحول PrPc إلى PrPSc ثم يتسبب في تكوين الأميلويد ، فإن ASA يستخدم PrPSc كبذور لتحويل PrPc إلى amyloids ، ثم يكتشف الأميلويد عن طريق تحول مضان في صبغة الأميلويد المحددة Thioflavin T [76]. رد فعل ASA هذا هو في المختبر يساعد نظام التضخيم للكشف عن PrPSc ، وتألق الخلفية المنخفض في غياب الأميلويد على زيادة الحساسية ، والتي تبدو عالية بما يكفي لإجراء الاختبار قبل السريري. ومع ذلك ، تميل الشوائب في العينة إلى تثبيط تكوين الأميلويد ، لذلك استخدم ASA الترسيب مع حمض الفوسفوتونجستيك (PTA) [101] لتنقية البذور جزئيًا في تحضير العينة.

التحويل الناجم عن الاهتزاز في الوقت الحقيقي (RT-QUIC): تم تطوير التحويل الناجم عن الاهتزاز (QUIC) ليكون في المختبر نظام تضخيم مشابه لـ PMCA ، ولكن مع حضانة اهتزاز مستمر لتحل محل دورات الصوتنة ، والتي لديها مشكلة التوصيل المتنوع للطاقة الاهتزازية للعينات [102]. هناك طريقة QUIC محسنة يتم فيها تطبيق الترسيب المناعي قبل QUIC القياسي [103]. RT-QUIC هي طريقة تجمع بين QUIC و thioflavin T (ThT) الصبغة الفلورية المستخدمة في ASA ، لإجراء اختبار تكوين الأميلويد في الوقت الحقيقي [77]. يعتبر RT-QUIC حساسًا بدرجة كافية لاكتشاف سوائل الجسم ، ويمكن استخدامه في الفحص غير الباضع [104].

مناقشة

نظرًا لأن أمراض البريون قابلة للانتقال بين الأنواع وبين الأنواع ، فمن المحتمل أن تكون سائدة في الإنسان من خلال استهلاك الطعام وعلاجي المنشأ. باستثناء غالبية حالات الإصابة بمرض البريون البشري المتقطع والوراثي ، أظهرت بعض الحالات التاريخية أن أمراضهم قد تم اكتسابها بيئيًا من خلال أكل لحوم البشر ، واستهلاك الحيوانات الغذائية المصابة ، وعلاجي المنشأ. تم إنهاء أكل لحوم البشر الذي تسبب في الانتشار بنجاح عندما تم إيقاف أكل لحوم البشر. ومع ذلك ، فإن أزمة مرض كروتزفيلد جاكوب (vCJD) المتغيرة الحديثة والناجمة عن استهلاك الأبقار المصابة بمرض جنون البقر ، لا تزال تذكرنا بأن الحيوانات الغذائية المصابة تشكل تهديدًا كبيرًا للناس. يبقى المرضى المصابون بالبريون بدون علامات سريرية كبيرة كتهديد آخر ، لأن الأمراض قد تحتضن في جسم الإنسان و rsquos لفترة طويلة كامنة وتنتشر من خلال تلوث الأدوات الطبية أو الأسنان أو نقل الدم أو الزرع. تعتبر بعض أدوات تشخيص مرض البريون الحساسة والدقيقة مهمة جدًا ليس فقط للتدخل المبكر للمرضى وتخفيف الأعراض ، ولكن أيضًا لحماية الصحة العامة من انتشار المرض. على الرغم من أن أدوات تشخيص مرض البريون حاليًا ليست كافية للاستخدام السريري أو استخدام المراقبة قبل السريرية ، فإن التطورات الأخيرة في تقنية اكتشاف PrPSc توفر أدوات الفحص المحتملة للتشخيص المبكر ومراقبة الأمراض.

هناك فوائد متبادلة بين دراسات التشخيص ودراسات الآلية. حتى قبل إنشاء نظرية البريون ، كشفت دراسات التشخيص المبكر عن خصائص المرض واقترحت أساليب وقائية. على سبيل المثال ، في الدراسات المبكرة ، أدى الاختبار الحيوي للحيوان الذي تم تطويره من دراسات تشخيص مرض سكرابي مباشرة إلى تحديد أمراض البريون الأخرى ، وبالتالي أدى أيضًا إلى إنهاء مرض كورو. في دراسات التشخيص اللاحقة بعد إعداد نظرية البريون ، كانت بعض النتائج الجديدة ، مثل PrPSc غير الحساس للبروتيناز K والتشغيل المناعي الإيجابي في ربط الأجسام المضادة بالحواتم ، مفيدة جدًا لفهم اختلافات التشكل في سلالات البريون. على العكس من ذلك ، اكتشفت نظرية البريون سلوك الممرض ، وساعدت في تحديد PrPSc باعتباره العلامة الأكثر موثوقية لتشخيص أمراض البريون. استنادًا إلى نظرية تحول PrPSc / PrPc ، تم تطوير طرق أكثر حساسية للكشف عن التضخيم لتشخيص مرض البريون.لذلك ، فإن الاختراق الأخير في الدراسات التشخيصية لمرض البريون ، وخاصة الطرق المعدلة حديثًا التي يمكنها اكتشاف سوائل الجسم ، أظهرت قوة واعدة لتلبية احتياجات التشخيص السريري. في الوقت نفسه ، قد تعمل أدوات التشخيص المتقدمة أيضًا على تسريع دراسات التسبب في أمراض البريون ، وحتى تلهم الأساليب العلاجية.

في الممارسة التشخيصية لأمراض البريون ، بما في ذلك تأكيد الوفاة والتشخيص السريري والفحص قبل السريري ، تكون الخصوصية العالية والحساسية أمرًا بالغ الأهمية دائمًا. عادةً ما يلبي التعرف على الأجسام المضادة الحاجة إلى الخصوصية ، خاصةً عند استخدام الأجسام المضادة وحيدة النسيلة المختلفة للتعرف على الحلقات المختلفة ، ويمكنها حتى معرفة اختلافات التشكل في سلالات البريون. هناك طريقة واحدة فقط في قائمة الطرق الملخصة لدينا ، وهي طريقة تشخيص البروتين غير المطوي (MPD) ، لا تستخدم أي جسم مضاد ، ولكنها تستخدم بشكل مباشر قدرة التعرف والربط بين PrPSc و PrPc. بالنسبة لزيادة الحساسية ، يتم التقاط التخصيب في تحضير العينة ، في المختبر يعد تضخيم PrPSc وتطبيق الفلورة في الكشف عن الإشارات الاتجاهات الرئيسية الثلاثة في أبحاث تشخيص البريون. لقد قدمنا ​​جميع طرق اكتشاف PrPSc التاريخية على الرغم من عدم استخدام بعضها بشكل نشط ، لأن الطريقة الفعالة لتحسين الخصوصية والحساسية في تشخيص المرض هي الجمع بين الطرق السابقة. أظهر تاريخ تشخيص البريون أن التوليفات غالبًا ما تنتج مخرجات أفضل. على سبيل المثال ، جمعت RT-QUIC القياسية QUIC مع ASA ، وفي QUIC المحسّن ، تم دمج QUIC القياسي مع تخصيب الالتقاط. هناك العديد من التركيبات المحتملة في المنصات الحالية مثل مجموعات CDI و DEFIA و PMCA و MPA وما إلى ذلك ، والتي قد تتحول إلى أدوات تشخيص أفضل في المستقبل.

نظرًا لأن PrPSc لا يتم توزيعه بالتساوي ويشتمل PrPSc على أنسجة مختلفة في أمراض بريون مختلفة ، فمن الأهمية بمكان استخدام استراتيجية أخذ العينات الصحيحة وفقًا لتطوير نوع معين من مرض البريون للاختبارات التشخيصية. في دراستين حديثتين لتشخيص بريون غير جراحي في عام 2014 ، وجدت طريقة RT-QuIC أن حساسية الغشاء المخاطي الشمي والاختبار القائم على ndash كانت أعلى من تلك الخاصة بالسائل النخاعي واختبار ndashbased في نفس مرضى CJD المتقطع [103] ، بينما طريقة PMCA يمكن فقط اكتشاف vCDJ في البول ولكن ليس أمراض البريون البشرية الأخرى [99]. لذلك ، قبل أن يمكن استخدام الأساليب تشخيصيًا ، هناك حاجة إلى مزيد من دراسات التحقق من الصحة لإثبات الحساسيات التشخيصية وخصوصياتها بشكل كامل في الإعدادات السريرية ، مثل عينات الأنسجة المحددة ، وأنواع وسلالات العوامل الممرضة ، ومراحل أمراض البريون.

إعتراف

نحن ممتنون للدكتور Jiangbing Zhou في قسم جراحة الأعصاب بجامعة ييل للتعليقات على هذه المراجعة. نشكر أيضًا Ziting Wang على رسم جميع عناصر الرسوم المتحركة في شخصياتنا.


تم توفير مخزون ذبابة البريون المستخدمة في الدراسة الأصلية من قبل البروفيسور بي جيه دولف (كلية دارتموث هانوفر ، الولايات المتحدة الأمريكية) بمساعدة أركانا مورالي. قدم بنك الورم الهجين للدراسات التنموية بجامعة أيوا (DSHB) والبروفيسور هيرمان أبيرل من جامعة D & # x000fcsseldorf الكواشف الأساسية لهذا المشروع. نتوجه بالشكر الجزيل إلى الدكتور ديفيد ريد (وحدة علم السموم في MRC) لدعمه في الفحص المجهري متحد البؤر في الدراسة الأصلية.

تم دعم العمل الأصلي من قبل مجلس البحوث الطبية و BBSRC ، المملكة المتحدة.


الارتباط بالجليكوزيل المرتبط ببروتين البريون N: مراجعة وتقييم الإمكانات العلاجية

سوف يستعرض هذا المنشور ما هو معروف عن PRP glycosylation ودوره (إن وجد) في أمراض البريون ، وسيفحص ما إذا كان الارتباط بالجليكوزيل يمثل هدفًا علاجيًا محتملاً لعلاج هذه الأمراض.

ما هو الارتباط بالجليكوزيل؟

الارتباط بالجليكوزيل هو ارتباط سلاسل السكر بالبروتينات. تسمى البروتينات المرتبطة بسلاسل السكر بالبروتينات السكرية ، وتسمى سلاسل السكر بالبروتينات السكرية. هناك عدة طرق مختلفة يمكن من خلالها ربط سلسلة السكر ببروتين ذي صلة هنا وهو الارتباط بالجليكوزيل المرتبط بـ N ، حيث يرتبط الجليكان تساهميًا بذرة نيتروجين (N) في حمض أميني أسباراجين (N) في البروتين.

يمكن أن تكون الجليكانات المرتبطة بالبروتينات متنوعة تمامًا. تنقل هذه الصورة عددًا قليلاً فقط من المجموعات الرئيسية من الجليكانات. (مقتبس من برنينسون ، P.M.):

يمكن أن تختلف الجليكان في عدة أبعاد: الطول ، والبنية المتفرعة ، وجزيئات السكر الخاصة في كل موضع.

مراجعة موجزة لبيولوجيا الخلية PRP

لفهم الارتباط بالجليكوزيل PRP & # 8217s ، من المفيد أن يكون لديك خلفية سريعة عن بيولوجيا الخلية PrP & # 8217s. لمزيد من التفاصيل ، راجع ملاحظات المسار الإفرازي أو [Harris 2003 (ft)]. هنا نذهب باختصار.

يبلغ طول البروتين PrP 253 من الأحماض الأمينية ، ولكن أول 22 نوعًا من الأحماض الأمينية عبارة عن ببتيد إشارة يتسبب في تحريك مجمع الرنا المرسال / الريبوسوم ، في منتصف الترجمة ، إلى الشبكة الإندوبلازمية (هذا هو & # 8216 انتقال ترانسليشنال & # 8217). تنقسم تلك الأحماض الأمينية البالغ عددها 22 (MANLGCWMLVLFVATWSDLGLC) عن طريق إشارة الببتيداز ويستمر نقل البروتين مباشرة إلى ER. بينما لا يزال يتم ترجمة & # 8217s ، يضيف oligosaccharyl transferase (OST) سلاسل glycan في 0 أو 1 أو 2 من موقعين محتملين. بشكل عام ، يتعرف OST على اثنين من أشكال الأحماض الأمينية & # 8211 NXS و NXT & # 8211 كمواقع لربط الجليكانات. تحدث هذه في PrP البشري في الكودون 181-183 (NIT) و 197-199 (NFT). لكن معدل إصابة OST & # 8217s ليس 100٪. قد ينتهي أي جزيء معين من PrP بسلاسل جليكان مرتبطة في الكودون 181 أو الكودون 197 أو كلاهما أو لا.

المحطة C لـ PrP عبارة عن سلسلة من 23 من الأحماض الأمينية (SMVLFSSPPVILLISFLIFLIVG) والتي تشير إلى إضافة مرساة GPI. في هذه العملية ، التي تسمى glypiation ، يتم قطع هذه الأحماض الأمينية البالغ عددها 23 واستبدالها بـ GPI ، والتي تعد بحد ذاتها نوعًا آخر من سلاسل السكر ، والتي يتم تضمينها في الغشاء ، وبالتالي تثبيت PRP في غشاء ER. اعتمادًا على من تسأل ، يمكن أيضًا تسمية glypiation & # 8217 glycosylation & # 8217 ، ولكن ليس موضوع هذا المنشور. يدور هذا المنشور حول الارتباط بالجليكوزيل المرتبط بـ N في الكودونات 181 و 197. بمجرد أن يتم قطع إشارة الببتيد وإشارة GPI ، يكون البروتين الأولي 253 من الأحماض الأمينية هو 208 فقط من الأحماض الأمينية.

منذ بداياته في ER ، يمر PrP عبر المسار الإفرازي ، ويكتسب رابطة ثاني كبريتيد بين السيستين (C180 و C214) ويخضع لعدة تعديلات على سلاسل الجليكان المرتبطة بـ N. يتم طرد بروتينات المسار الإفرازي بإشارة DXE ، والتي تسمى إشارة & # 8216di-acidic & # 8217 نظرًا لأن D هو حمض الأسبارتيك و E هو حمض الجلوتاميك. يحتوي PrP على صبغة في الكودونات 144-146 ، وبالتالي ينتقل من Golgi إلى سطح الخلية في حويصلة خارجية. وبمجرد وصوله إلى هناك ، يظل مرتبطًا بـ GPI على السطح الخارجي (الخارجي) لغشاء البلازما.

كيف يدرس الناس PRP glycosylation

يمكن أن يختلف أي جزيئين من PrP عن بعضهما البعض في حالة الارتباط بالجليكوزيل بطريقتين مختلفتين.

أولاً ، كما هو مذكور أعلاه ، يمكن أن يتحول PrP إلى glycosylated عند N181 أو N197 أو كليهما أو لا. هذا & # 8217s أربعة دول مختلفة. لكن الطريقة التي يمكن بها دراستها في المختبر هي عن طريق فصلها عن طريق الكتلة الجزيئية في الرحلان الكهربائي للهلام. عندما يتم ذلك ، ترى فقط ثلاثة النطاقات: ثنائي الجليكوزيلات ، أحادي الجليكوزيلات ، وغير غليكوزيلاتي. من بين الأنواع أحادية الجليكوزيلات من PrP ، لا يمكن التمييز بين N181 والجزيئات N197-glycosylated.

أدناه: الرحلان الكهربائي للهلام من Levavasseur 2008 ، الشكل 1. يفصل PrP (في هذه الحالة ، PrP-res) على شكل ثلاثة نطاقات تقابل PRP ثنائي ، وأحادي ، وغير جليكوزيلاتي.

ثانيًا ، حتى لو كان جزيئين من PrP كلاهما ، على سبيل المثال ، ثنائي الجليكوزيلات ، فقد يظلان مختلفين في أنواع سلاسل الجليكان المرتبطة (مرة أخرى: الطول ، الهيكل المتفرّع ، أنواع جزيئات السكر المضمنة). هذا صعب الدراسة ايضا يمكن استخدام إنزيم PNGase F لفك سلاسل الجليكان من PrP ، ومن ثم يمكنك تحديد سلاسل الجليكان نفسها باستخدام مقياس الطيف الكتلي. لكنك ربحت & # 8217t تعرف ما إذا كانت كل سلسلة جليكان تراها تأتي من N181 أو N197 * انظر النقطة 3 في تعليق د. Kukuskhkin & # 8217s. أو يمكنك القيام بعملية الترحيل الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد ، حيث تترك الجليكانات ملتصقة بـ PrP ثم تفصل جزيئات PrP حسب الحجم على طول محور واحد (وبالتالي تفصل ثنائية ، وأحادية ، وغير جليكوزيلية ، وربما تفصل أيضًا منتجات الانقسام المختلفة) و بنقطة متساوية على المحور الآخر. النقطة الكهروضوئية هي الرقم الهيدروجيني الذي يكون عنده الجزيء مشحونًا بشكل محايد ، وهذا يختلف بالنسبة للعديد من سلاسل الجليكان ، على الرغم من أنه بخلاف مواصفات الكتلة ، يمكنك & # 8217t تحديد كل سلسلة جليكان بدقة.

أدناه: الرحلان الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد من Hopf 2011 ، الشكل 4. البروتينات (في هذه الصورة ، بروتين بكتيري ، وليس PrP) مفصولة بالوزن الجزيئي على المحور y والنقطة الكهربية على المحور x.

من خلال قراءتي للأدب ، يبدو أن المصطلح & # 8216glycoform & # 8217 يُستخدم بشكل فضفاض للإشارة إلى تمييز di / mono / un-glycosylated أو إلى تمييز أي سلسلة glycan ، أو كليهما. أنا & # 8217 سوف أستخدمه بشكل فضفاض هنا أيضًا.

هل الارتباط بالجليكوزيل كيف يتم تشفير معلومات سلالة البريون؟ (الجواب: لا)

في البشر والحيوانات الأخرى ، هناك سلالات مختلفة من البريونات ، يمكن تمييزها مرضيًا من خلال أعراض المرض المحددة ، وأوقات الحضانة ومناطق الدماغ الأكثر تضررًا ، ويمكن تمييزها كيميائيًا عن طريق حجم منتجات الانقسام ، وكما سنرى قريبًا ، نسبة الأنواع ثنائية ، وأحادية ، وغير جليكوزيلات. يتم الحفاظ على هذه الخصائص عبر الإرسال التسلسلي بين الحيوانات ، في غياب أي اختلاف في تسلسل الأحماض الأمينية.

منذ اقتراح فكرة البروتينات المعدية [Griffith 1967، Prusiner 1982] ، كان اللغز المركزي هو كيف يمكن للبروتينات أن تشفر سلالات مختلفة. قبل ظهور فرضية البريون ، كانت جميع العوامل المعدية التي اعتاد الناس على رؤيتها تحتوي على أحماض نووية ، وبالتالي فإن الاختلافات في تسلسل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي يمكن أن ترمز لسلالات مختلفة. قد تسأل: هل يمكن أن تكون السلالات المختلفة مجرد أشكال سكرية مختلفة من PrP؟

تقول مجموعة كبيرة من الأدلة أن الإجابة هي لا. الدراسة الأولى التي أظهرت أن الارتباط بالجليكوزيل ليس ضروريًا لمعلومات السلالة التي تم اعتبارها سلالتين من بريونات الهامستر ، تسمى فرط (HY) ونعاس (DY) للأنماط الظاهرية السلوكية المختلفة التي لوحظت في الهامستر المصاب [Bessen 1995]. اكتشف Bessen أنه حتى عندما تم تضخيم PrP Sc من كل سلالة لأول مرة في اختبار تحويل خالٍ من الخلايا [Kocisko 1994] باستخدام الأمم المتحدةglycosylated PrP كركيزة ، ظلت خصائص الإجهاد محفوظة عند الانتقال إلى مجموعة جديدة من الهامستر. منذ ذلك الحين ، تم تكرار اكتشاف أن بروتين PrP غير الغليكوزيلاتي يمكن أن يحافظ على معلومات السلالة في الفئران باستخدام سلالات بريون RML و 301C [Piro 2009]. لا أحد حتى الآن قادر على تحريض من تلقاء نفسها تحويل PrP C & gt PrP Sc في نظام خالٍ من الخلايا مع النوع البري PrP & # 8211 على الرغم من أن العديد من الجهود قد اقتربت جدًا [Legname 2004 ، Castilla 2005 ، Edgeworth 2010 ، تمت مراجعته في Benetti & amp Legname 2009]. تحديث 2013-06-08: علمنا في Prion2013 أن Wang 2010 مقبول الآن كأول إنشاء ناجح لـ true من جديد البريونات في أنبوب الاختبار. لكننا نعلم الآن أيضًا من دراسات بريونات الخميرة أن التشكل وحده يمكن أن يكون كافيًا لتشفير معلومات السلالة [Tanaka 2004، Tanaka 2006].

كل هذا دليل مقنع جدًا على أن الارتباط بالجليكوزيل ليس كذلك من الضروري لوجود سلالات البريون. هذا لا يستبعد بحكم التعريف احتمال استمرار الارتباط بالجليكوزيل مساهمة إلى المؤكد سلالات ، وقد سعت إحدى الدراسات الحديثة إلى إظهار أن مرور سلالات البريون عبر الفئران التي تعبر عن طفرات الارتباط بالجليكوزيل يغير بالفعل خصائص السلالة [Cancellotti 2013]. تحدي في تفسير نتائج هذا (وغيرها الكثير في الجسم الحي الدراسات ، كما رأينا أدناه) هي أنه من أجل إلغاء واحد أو كليهما من مواقع PrP & # 8217s glycosylation ، كان على الباحثين تغيير تسلسل NXT ، وبالتالي الخلط بين تأثيرات تغيرات الارتباط بالجليكوزيل وتأثيرات تغييرات تسلسل الأحماض الأمينية.

جانبًا مثيرًا للاهتمام ، فقد تم مؤخرًا إظهار إمكانية تغيير خصائص السلالة اعتمادًا على العوامل المساعدة المتاحة لتحويل البريون. باستخدام نسخة من مقايسة التضخيم الدوري الخاطئ للبروتين (PMCA) [Saborio 2001 ، Castilla 2005 ، Deleault 2010] ، تبين أن وجود أو عدم وجود عوامل مساعدة مختلفة يمكن أن يؤثر على مصداقية انتشار سلالة البريون & # 8211 على وجه التحديد ، عند فوسفاتيدي إيثانولامين كان فقط العامل المساعد المتوفر ، تقاربت ثلاث سلالات بريون مختلفة في واحدة [Deleault 2012]. لا يزال هذا متسقًا مع فكرة أن معلومات سلالة PrP Sc (أو على الأقل يمكن ترميزها) في التشكل وحده ، لكن العوامل المساعدة ضرورية لنمذجة معلومات السلالة هذه على جزيئات PrP C الجديدة. قد نتعلم في النهاية أن الارتباط بالجليكوزيل ، بالمثل ، ضروري لانتشار سلالات معينة ، لكن هذا لم يظهر بشكل مقنع حتى الآن. ولكن سواء كان ذلك بدقة & # 8217s أم لا من الضروري، هناك دليل جيد على أن الارتباط بالجليكوزيل يؤثر على نجاعة لتحويل البريون للعديد من السلالات ، كما سنرى لاحقًا في هذا المنشور.

السلالات المختلفة لها أنماط مختلفة من الارتباط بالجليكوزيل

على الرغم من أن الارتباط بالجليكوزيل لا يبدو ضروريًا لتشفير معلومات الإجهاد ، إلا أن السلالات لها أنماط ارتباط بالجليكوزيل مختلفة بشكل واضح.

في البشر ، تُظهر سلالات مختلفة من مرض كروتزفيلد جاكوب المتقطع والمكتسب نسبًا مختلفة من الأنواع غير الأحادية والثنائية الجليكوزيلات من PrP ، وهذه الاختلافات مستقرة عبر المرور عبر الفئران [Collinge 1996]. وقد لوحظت أيضًا اختلافات قابلة للتكرار في مدى الارتباط بالجليكوزيل للعديد من سلالات القوارض من PrP Sc [Somerville 1997]. في تلك الدراسة الأخيرة ، لا يزال هناك قدر محدود من التباين داخل الانفعال في الارتباط بالجليكوزيل ، ولم تكن التقنيات التجريبية المتاحة دقيقة بما يكفي للتعرف بشكل فريد الكل سلالات مقرها بمفرده في حالة الارتباط بالجليكوزيل [Somerville 1997]. ومع ذلك ، كان من الواضح أن السلالات لها نسب مميزة من الجليكوفورم. في الواقع ، تم استخدام نسبة الجليكوفورم المتطابقة التي لوحظت في المتغير البشري لمرض كروتزفيلد جاكوب (vCJD) والاعتلال الدماغي الإسفنجي البقري (BSE) عند انتقال كل منهما إلى الفئران كواحد من عدة خطوط من الأدلة التي تثبت أن هاتين السلالتين متماثلتان ، وأن وباء vCJD في المملكة المتحدة نشأ من انتقال مرض جنون البقر أو مرض جنون البقر إلى البشر [Hill 1997].

في مثال أكثر تطرفًا لأنماط الجليكوفورم المميزة ، فقد تبين مؤخرًا أن مرضين بريونيين بشريين ومرض كروتزفيلد جاكوب العائلي رقم 8211 الناجم عن طفرة V180I ، ومرض بريون متقطع يتميز حديثًا يُطلق عليه اسم الاعتلال البريوني الحساس للبروتياز (VPSPr) ) [Zou 2010] & # 8211 تحتوي على لا جزيئات PrP Sc غليكوزيلاتيد في N181 ، وبالتالي لا جزيئات PrP Sc ثنائية الجليكوزيلات على الإطلاق [Xiao 2013]. تمت ملاحظة هذه الميزة سابقًا في شكل عائلي من مرض كروتزفيلد جاكوب الناجم عن طفرة T183A ، ولكن في هذه الحالة ، يلغي استبدال الأحماض الأمينية موقع N181 بالجليكوزيل ، والذي يتطلب فكرة NXS أو NXT. في المقابل ، VPSPr هو مرض متقطع لا يرتبط بأي استبدال للأحماض الأمينية ، والخلايا التي تعبر عن V180I PrP فعل إنتاج PrP C glycosylated عند N181. لذلك يبدو أن PrP glycosylated في N181 موجود في كلا هذين المرضين ، ولكن ببساطة لا يمكن تحويله إلى سلالة معينة من PrP Sc الموجودة.

قد تختلف PrP Sc من السلالات المختلفة ليس فقط في البعد الثنائي / الأحادي / غير الجليكوزيلي ، ولكن أيضًا في طبيعة سلاسل الجليكان المرفقة. أظهرت إحدى الدراسات اختلافًا في سلاسل الجليكان بين PrP Sc في مرضين بريونيين مختلفين: الأرق القاتل المتقطع (sFI) والنوع الفرعي M / M2 من مرض كروتزفيلد جاكوب المتقطع (sCJD) [Pan 2001]. تظهر هذه الأمراض أنماطًا ظاهرية مختلفة في حالة عدم وجود أي بدائل للأحماض الأمينية في PRP ، وجميع الموضوعات التي تم فحصها (ن = 2 لكل مرض ، أي ن = 4 إجمالي) كانت متماثلة اللواقح في الكودون 129. الوفرة النسبية من ثنائي ، أحادي - والأشكال غير الجليكوزيلية لا يمكن تمييزها بين المرضين ، ولكن يبدو أن مرض كروتزفيلد جاكوب يحتوي على تنوع أكبر في سلاسل الجليكان مقارنة بـ sFI. كشف الرحلان الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد عن عدة نقاط (تتوافق مع نقاط متساوية كهربية مختلفة) موجودة فقط في sCJD وليس في sFI. اختفت هذه عندما تم إزالة الجليكوزيلات من PrP Sc قبل الرحلان الكهربائي ، مما يؤكد أن سلاسل الجليكان هي التي تسببت في نقاط متساوية كهربائية مختلفة. ولم تُلاحظ مثل هذه الاختلافات في عزلات PrP C ، مما يشير إلى أن الفروق الملحوظة كانت ناتجة عن عدوى البريون وليست مجرد اختلافات بين مجموعات المرضى الأصلية & # 8217 من glycoforms.

فرضية التحويل التفضيلية أو & # 8216 نموذج الاختيار & # 8217

أدى اكتشاف أن حالات الارتباط بالجليكوزيل تختلف بين السلالات إلى قيام كولينج باقتراح فرضيتين: (1) أن كل شكل من أشكال PrP Sc قد يكون أسهل في تحويل بعض الأشكال السكرية من PrP C بدلاً من غيرها ، و (2) أن الضعف الانتقائي لمناطق الدماغ المختلفة لذلك ، قد تدين سلالات البريون المختلفة كليًا أو جزئيًا بالوفرة المحلية لأنواع الارتباط بالجليكوزيل المتوافقة [Collinge 1996].

تشير الفرضية رقم 1 ، التي سأسميها فرضية التحويل التفضيلي والتي أطلق عليها بعض المؤلفين & # 8216 نموذج الاختيار & # 8217 ، إلى أن سلالة معينة (محددة من خلال تشكيلها وحده) قد تحول بكفاءة ، على سبيل المثال ، أحادي الجليكوسيلات PrP ولكن التحويل غير فعال بي آر بي ديجليكوزيلاتيد. (أو قد تختلف الكفاءة حسب نوع سلاسل الجليكان المرفقة). قد يحدث هذا لأن سلاسل الجليكان تثبت هيكلًا معينًا ، أو تعترض طريق التحويل ، أو تعترض طريق شكل معين قابل للطي ، وبالتالي ترفع حاجز الطاقة الذي يجب عبوره للتحويل من PrP C إلى شكل معين من PRP Sc.

إذا كان هذا صحيحًا ، فيجب أن تختلف أشكال glycoforms PrP Sc عن PrP C glycoforms في نفس الدماغ. يبدو أن نتائج Pan 2001 & # 8216s و Xiao 2013 & # 8216s تدعم هذه الفكرة ، لأنواع سلاسل الجليكان ولجزيئات PrP ثنائية / أحادية / غير جليكوزيلية على التوالي. لكن لم يوافق كل المحققين. كشف قياس الطيف الكتلي للجليكان المعزول من أدمغة الهامستر السورية غير المصابة والمصابة عن 52 سلسلة جليكان مختلفة مرتبطة بـ PrP ، كل منها كان موجودًا في كل من PrP C و PrP Sc [Rudd 1999]. اختلفت الوفرة النسبية لبعض الجليكانات ، حيث تم إثراء PrP Sc من أجل ثلاثي ورباعي الهوائيات واستنفاد الهياكل ثنائية الهوائيات بالنسبة إلى PrP C ، ولكن هذا يُعزى بشكل تخميني إلى اضطراب عالمي في نشاط إنزيم GnTIII في سياق البريون- تنكس عصبي بوساطة وبالتالي يعتبر نتيجة لعدوى PrP Sc بدلاً من خاصية جوهرية لـ PrP Sc.

ربما يكون التأثير الأكثر قابلية للاختبار لنموذج التحويل التفضيلي هو أن سلالات البريون يجب أن تواجه مشكلة في إصابة الفئران التي تعبر عن الأشكال السكرية غير المتوافقة لـ PrP.على سبيل المثال ، السلالة ذات التفضيل & # 8216 & # 8217 لـ Diglycosylated PrP يجب أن تسبب مرضًا خفيفًا أو لا تسبب أي مرض في الفئران التي لا تعبر عن PRP ثنائي الجليكوزيلات. كما هو مذكور أعلاه ، فإن المثير للقلق هنا هو أنه من أجل إلغاء الارتباط بالجليكوزيل في أحد مواقع الارتباط بالجليكوزيل المرتبطة بـ PrP & # 8217s ، يجب عليك تغيير إما N أو T في إشارة NXT.

إن تغيير الأحماض الأمينية مهم كثيرًا ، لأن كفاءة انتشار البريون تعتمد على التوافق بين تسلسل الأحماض الأمينية PrP Sc وتسلسل الأحماض الأمينية PrP C المستهدفة [تمت مراجعته في Collinge & amp Clarke 2007]. سلالات البريون لها حواجز & # 8216 نوعًا مختلفة & # 8217 والتي تميل إلى الزوال بعد مرور السلالة في الأنواع المستقبلة الجديدة أو عندما يعبر الحيوان المتلقي عن جين متحور من النوع الأصلي & # 8217 تسلسل PrP [Prusiner 1990] والبشر الذين لديهم كودون متماثل 129 نمطًا جينيًا أكثر عرضة للإصابة بداء كروتزفيلد ياكوب المتقطع [Palmer 1991] وكذلك vCJD وقد ظهرت في وقت مبكر في بعض أمراض البريون الجينية [تمت مراجعتها في Lukic & amp Mead 2011]. لذا فمن المتوقع أنه إذا قمت بتحويل N أو T في الفئران إلى بعض الأحماض الأمينية الأخرى ، فقد يؤثر ذلك على قابلية التعرض لسلالات البريون بغض النظر عن التغيرات الناتجة عن الارتباط بالجليكوزيل.

ضع ذلك في الاعتبار أثناء تفسير نتائج دراسات الفئران. ابتكر Tuzi 2008 فئرانًا بها Ns تحورت إلى Ts في مواقع الارتباط بالجليكوزيل الأول والثاني أو كليهما في PrP (تسمى الفئران G1 و G2 و G3 على التوالي). تم بعد ذلك إصابة الفئران الناتجة ببريونات 79A (سلالة منخفضة من الارتباط بالجليكوزيل) أو بريونات ME7 (سلالة متوسطة بالجليكوزيل). اختلفت أوقات حضانة السلالات المختلفة بشكل كبير بين طفرات الفئران المختلفة وبين الفئران من النوع البري. ربما كان الأمر الأكثر إقناعًا ، أن الفئران G3 (التي تحتوي على مادة PrP غير الجليكوزيلية تمامًا) كانت قادرة على تحمل عدوى 79A ، لكنها أصيبت بالمرض في وقت متأخر جدًا من العمر (ماتت 4 من 21 فأرًا فقط بسبب مرض البريون) ، وبدا أنها غير قادرة تمامًا على البقاء. عدوى ME7. لم تستطع الفئران G1 أيضًا دعم عدوى ME7 ، مما يشير إلى أن موقع الارتباط بالجليكوزيل الأول كان لا غنى عنه لعدوى ME7.

يمكن تفسير نتائج Tuzi & # 8217s من خلال تغييرات تسلسل الأحماض الأمينية ، أو يمكن تفسيرها عن طريق الارتباط بالجليكوزيل. في الواقع ، القصة معقولة تمامًا إذا فكرت في الأمر من حيث الارتباط بالجليكوزيل: 79A ، سلالة & # 8216 انخفاض الجليكوزيل & # 8217 ، يمكن أن تصيب أيًا من الفئران الطافرة (على الرغم من فترات الحضانة الممتدة) ، بينما ME7 ، & # 8216 وسيط يبدو أن الارتباط بالجليكوزيل والسلالة # 8217 يتطلبان الارتباط بالجليكوزيل في الموقع الأول ولكن يمكن الاستغناء عنه بدون الارتباط بالجليكوزيل في الموقع الثاني.

المشكلة نفسها & # 8211 هي تسلسل الأحماض الأمينية أو الارتباط بالجليوسيل الذي يهم & # 8211 يؤثر على تفسير العمل المماثل في ثقافة الخلية [سلامات 2011] والعمل اللاحق الذي يظهر تغيرات في خصائص السلالة بعد المرور عبر الفئران Tuzi & # 8217s [Cancellotti 2013 ]. من الجدير بالملاحظة ، اكتشفت سلامات أن طفرات PrP التي لا تحتوي على جليكوزيلات تمامًا لا يتم نقلها بشكل صحيح إلى سطح الخلية ، وهو ما يمكن أن يفسر بعض فترات الحضانة الممتدة التي لاحظتها Tuzi ، على الرغم من أنها لا تزال غير قادرة على تفسير الاختلافات في تلك التأثيرات بين 79A و ME7 البريونات.

على حد علمي ، لم تفصل أي دراسة بشكل مقنع تأثيرات الارتباط بالجليكوزيل عن تسلسل الأحماض الأمينية في نماذج PrP الطافرة هذه. لذلك لا يمكن اعتبار هذه الدراسات على أنها دليل من فرضية التحويل التفضيلي ، على الرغم من أنها تدعمها بشكل عام.

بدلاً من ذلك ، فإن الدليل الأكثر إقناعًا لنموذج التحويل التفضيلي يأتي من حقيقة أن سلالات البريون تحافظ على نسب الجليكوفورم المميزة الخاصة بها حتى في فحوصات التحويل الخالية من الخلايا ، شريطة أن تكون جميع العوامل المساعدة ومجموعة متنوعة من أشكال الغليكوفورم PrP C متاحة كركائز [Castilla 2008]. في Castilla & # 8217s Fig 1 ، يمكنك أن ترى أن نسب glycoform ذات الصلة لأربع سلالات بريون مختلفة متطابقة تقريبًا قبل وبعد PMCA & # 8211 وتختلف باستمرار عن بعضها البعض.

بعد فرضيات Collinge & # 8217 الأصلية ، اقترح Somerville نموذجين آخرين لشرح اختلافات glycoform لسلالات البريون ، مما يشير إلى أن السلالات قد تؤثر بشكل مختلف على glycosylation من PRP عند نقطة التوليف (مشابه ، ولكن ليس مطابقًا ، لاقتراح Rudd 1999 & # 8216s أدى اضطراب الإنزيم في عملية المرض إلى اختلافات في PrP Sc مقابل الارتباط بالجليكوزيل PrP C) أو أن الأشكال السكرية المختلفة قد تتحلل بشكل تفاضلي بواسطة إنزيمات أخرى أثناء الإصابة بسلالات مختلفة [Somerville 1999]. لا يحدث أي تخليق أو تدهور في مقايسة PMCA ، لذلك يبدو أن التحويل التفضيلي هو النموذج الوحيد لشرح الحفاظ على نسب الجليكوفورم. في تفسير بياناته الخاصة ، استنتج كاستيلا أن نموذج الاختيار يجب أن يكون صحيحًا [Castilla 2008].

الضعف الانتقائي لمناطق الدماغ المختلفة

إذا أظهرت السلالات & # 8216 تفضيلًا & # 8217 لتحويل الأشكال السكرية المختلفة من PrP ، فقد يقطع ذلك شوطًا طويلاً نحو شرح سبب تأثير السلالات بشكل تفضيلي على مناطق الدماغ المختلفة ، وهي ظاهرة تسمى سلالة محددة توجه عصبي.

تختلف مستويات PRP C الكلية عبر الدماغ ، حيث تكون الأعلى في المهاد [DeArmond 1999]. لكن هذا صحيح بغض النظر عن السلالة التي يصاب بها الحيوان ، لذا فإن الاختلافات في تعبير PrP للمضيف يمكن أن تفسر على الأكثر واحد سلالة & # 8217s توجه عصبي (تفضيل منطقة الدماغ). هناك حاجة إلى بعض الاختلافات الأخرى في منطقة الدماغ لشرح الاختلافات العصبية بين السلالات. وبالفعل ، PrP C glycosylation هل تختلف عبر مناطق الدماغ. تم استخدام الرحلان الكهربائي للهلام ثنائي الأبعاد لفصل جزيئات PrP C حسب الحجم والنقطة المتساوية الكهربية ، مما يُظهر الاختلافات في سلاسل الجليكان الخاصة بـ PrP C ثنائي الجليكوزيلات عبر العديد من مناطق دماغ الفأر المختلفة [DeArmond 1997]. استطاعت الدراسات اللاحقة باستخدام الرحلان الكهربي للهلام أو الأجسام المضادة ذات التقارب التفاضلي للأنواع ثنائية أو أحادية أو غير جليكوزيلاتيد من PrP أيضًا إظهار الاختلافات في انتشار هذه الأنواع عبر أنسجة المخ المختلفة في الفئران [Somerville 1999 (ft)، Beringue 2003] وفي البشر [Kuczius 2007]. تتوافق كل هذه النتائج الخاصة بـ PrP على وجه التحديد مع المعرفة الراسخة بأن أنماط الارتباط بالجليكوزيل خاصة بالبروتينات السكرية بشكل عام [Rademacher 1988].

تشير هذه النتائج مجتمعة إلى عدم تجانس كافٍ في أشكال الجليكوفورم PrP عبر مناطق الدماغ المختلفة لتفسير الضعف الانتقائي ، على الأقل جزئيًا.

لكن على حد علمي ، لم يتمكن أحد حقًا من إظهار ذلك من خلال التجربة. يبدو أن القيام بذلك يتطلب تغيير نسب الجليكوفورم (و ليس تغيير أي شيء آخر) في مناطق الدماغ المختلفة ثم إظهار أن هذا يغير منطقة الدماغ التي تتأثر بأي سلالة. هذا & # 8217s مهمة صعبة ، خاصةً عندما لا نمتلك الأدوات اللازمة لفصل تغييرات الارتباط بالجليكوزيل بشكل مقنع عن تغييرات الأحماض الأمينية في كامل الكائن الحي. * انظر النقطة 5 أدناه.

من ناحية أخرى ، في تجربة فكرية سريعة ، أجد صعوبة في التحدث بنفسي عن فكرة أن الارتباط بالجليكوزيل لا يهم بالنسبة للاتجاه العصبي. كما نوقش أعلاه ، من الواضح أن النسب النسبية للأشكال السكرية لـ PrP Sc التي تم جمعها من أدمغة البشر أو الحيوانات الأخرى تختلف بين السلالات ، وأحيانًا تختلف اختلافًا كبيرًا. يتوافق هذا مع فكرة أن السلالات لها تفضيلات لبعض أشكال الجليكوفورم ، وأن هذه التفضيلات تدفعها إلى التراكم في مناطق الدماغ المختلفة حيث تكون أشكالها السكرية المفضلة وفيرة. قد يكون أحد التفسيرات البديلة لهذه البيانات هو أن السلالات المختلفة تؤثر على مناطق الدماغ المختلفة لسبب آخر غير مرتبط بالجليكوزيل ، ومن ثم لأن هم نشطون في مناطق الدماغ المختلفة ، وينتهي بهم الأمر بتحويل الأشكال السكرية المتوفرة محليًا. يصعب التوفيق بين هذا التفسير البديل ووجود تفضيلات الارتباط بالجليكوزيل في المختبر [كاستيلا 2008].

لكن هذا & # 8217s ليس دليلاً ، وعلى أي حال ، يمكن أن يساهم الارتباط بالجليكوزيل في توجه عصبي خاص بالإجهاد دون شرح كل ذلك. على سبيل المثال ، نظرًا لأنه من الواضح أن العوامل المساعدة مهمة أيضًا [Deleault 2012] ، فإن توافر العوامل المساعدة المختلفة عبر مناطق الدماغ يمكن أن يساهم أيضًا في تفسير ذلك.

كل هذا يفترض وجود رابط سببي ضمني: أن كمية PrP Sc المنتجة في كل منطقة دماغية تحدد مدى علم الأمراض هناك. تقترح الدراستان اللتان تمكنت من العثور عليهما أن مستويات PrP Sc وعلم الأمراض مرتبطان ارتباطًا وثيقًا عبر مناطق الدماغ ، في كل من CJD [Parchi 1996] و FFI [Cortelli 1997]. تفسير ذلك معقد من خلال حقيقة أنه عندما نقول & # 8220PrP Sc & # 8220 ، فإن ما يتم قياسه عادةً هو في الواقع بروتيناز K المقاوم PRP (PrP-res) ، أو تلطيخ لوحة PrP ، وكلاهما يبدو أنهما مجرد وكلاء للأمراض وليس للقياسات المباشرة لما هو سام ، ولا ينتج FFI الكثير من PrP-res على أي حال [Jackson 2009].

ملخص الأدب

بناءً على قراءتي السابقة للأدبيات ، يبدو أن النقاط التالية مدعومة جيدًا بالأدلة المتاحة:

  1. الارتباط بالجليكوزيل ليس ضروريًا لتشفير معلومات الانفعال في البريونات.
  2. تُظهر سلالات البريون نسب سكري قابلة للتكرار والتي يتم الحفاظ عليها بأمانة أثناء التكاثر على حد سواء في المختبر و في الجسم الحي.
  3. سلالات بريون لها تفضيلات مختلفة & # 8216 & # 8217 لتحويل أشكال غليكوفورم PrP المختلفة.
  4. تختلف نسب PrP C glycoforms عبر مناطق الدماغ.

كل هذا يشير إلى دور لعلم الأحياء الجليدية في تفسير التوجه العصبي الخاص بالسلالة ، ولكن هذا لم يتم إثباته تجريبيًا.

هل الارتباط بالجليكوزيل هدف علاجي محتمل في مرض البريون؟

للوهلة الأولى ، بناءً على الأدلة المذكورة أعلاه ، يبدو أن استهداف الارتباط بالجليكوزيل استطاع أن تكون استراتيجية علاجية ، ولكنها ليست استراتيجية مثالية. أولاً ، نظرًا لأن الارتباط بالجليكوزيل & # 8216 التفضيلات & # 8217 تختلف بين سلالات البريون ، فمن المحتمل أن يكون للاستراتيجيات القائمة على الارتباط بالجليكوزيل فعالية خاصة بالإجهاد ، مما سيحد من فائدتها. ثانيًا ، مع استثناءات قليلة (VPSPr و V180I CJD [Xiao 2013] و ME7 في الفئران G3 [Tuzi 2008]) لا يبدو أن glycoform & # 8216preferences & # 8217 لسلالات البريون مطلقة. وهذا يعني أن السلالة قد & # 8216prefer & # 8217 لتحويل PRP ديجليكوزيلاتيد ولكن لا يزال علبة تحويل PRP أحادي أو أحادي. يشير ذلك إلى أن تغيير حالة الارتباط بالجليكوزيل لـ PrP C قد يؤخر مرض البريون قليلاً ، ولكن ليس إلى الأبد.

يبدو أن دراستين فحصت تكاثر البريون في وجود مركبات تغير الارتباط بالجليكوزيل تدعمان هذه التخمينات [Browning 2011، Oelschlegel & amp Weissmann 2013]. لم تكن هذه الدراسات ذات توجه علاجي تمامًا ، بل استخدمت مركبات معدلة للجليكوزيل كأدوات لفحص الفرضية القائلة بأن كل سلالة بريون هي في الواقع شبه نوع من عدة سلالات فرعية ، والتي يمكن اختيارها لصالح أو ضد عقاقير مختلفة. بالإضافة إلى خصائصها الكيميائية الحيوية والنمط الظاهري ، يمكن الآن تمييز سلالات البريون من خلال قدرتها النسبية على إصابة خطوط الخلايا المختلفة ، ومقاومتها النسبية للأدوية المختلفة الخاصة بالسلالة مثل الكركمين و cpd-B ، في فحص لوحة الخلايا A & # 8216 & # 8217 [محل 2007]. تم علاج الخلايا المصابة بالسكراب بمجموعة متنوعة من الأدوية المعدلة للجليكوزيل والجزيئات الصغيرة الأخرى ، بما في ذلك كيفونينسين (كيفو) ، كاستانوسبرمين (CST) وسوينسونين (سوا). دعماً لفرضية & # 8216 شبه النوع & # 8217 أو & # 8216 العديد من السلالات الفرعية & # 8217 ، كانت بعض سلالات البريونات حساسة في البداية لبعض الأدوية ، ولكن يمكن أن تطور مقاومة للأدوية أو اعتماد # 8216 & # 8217 (زيادة كفاءة التكاثر في الوجود من العقار) بعد زراعته في وجود العقار [Browning 2011، Oelschlegel & amp Weissmann 2013].

يبدو أن خصوصية الإجهاد لهذه المركبات ، والحقيقة ذات الصلة المتمثلة في أنها قد تختار مجرد سلالات فرعية مقاومة مثل الكيناكرين [Ghaemmagami & amp Ahn 2009] ، تشير بالفعل إلى أنها لن & # 8217t تكون علاجات مثالية ، على الرغم من أن هذه الدراسات لم تفحص في الجسم الحي فعالية.

لكن خاصية أخرى للأدوية المعدلة للجليكوزيل هي قدرتها في بعض الحالات على زيادة تحلل البروتينات السكرية ، مما يقلل من الكمية الإجمالية للبروتين المنتج. يمكن أن يتناسب ذلك مع الاستراتيجية العلاجية لاستنفاد PRP ، وهو احتمال أعتبره هنا بإيجاز.

اهتمامي بالتعرف على PrP glycosylation وكتابة هذا المنشور كان بسبب محادثة أجريتها مع عالم الأحياء المائية نيكولاي كوكوشكين. وأشار إلى أن مثبطات ألفا جلوكوزيداز ، وهي فئة تشمل العديد من الأدوية المعتمدة (والمركب التجريبي CST) ، لا يمكنها فقط تغيير الارتباط بالجليكوزيل ولكن أيضًا تقليل الكمية الإجمالية لبعض البروتينات السكرية المنتجة. على سبيل المثال ، ناقشنا عقارًا يسمى n-butyl-deoxynorijimycin (NB-DNJ المعروف باسم Miglustat والمعروف تجاريًا باسم Zavesca الموضح أدناه) ، والذي تم وصفه لمرض جوشر و Niemann-Pick Type C.

آلية عمل هذا الدواء و # 8217s رائعة. ترجع قيمته العلاجية في أمراض التخزين Gaucher و Niemann-Pick إلى تثبيطه للجلوكوزيل ترانفيراز سيراميد ، وبالتالي تقليل كمية بعض الجليكوليبيدات المنتجة وتقليل العبء الكلي لمواد التخزين. يسمى هذا النهج & # 8216 علاج تقليل الركيزة & # 8217. ومع ذلك ، فإن العديد من إنزيمات معالجة الجليكان لها مواقع ارتباط متشابهة بدرجة كافية بحيث قد يثبط عقار واحد العديد منها. يحدث ذلك [كذا ، انظر النقطة 6] أن NB-DNJ يثبط أيضًا غلوكوزيداز ألفا [انظر على سبيل المثال Fischer 1995 ، Tian 2004] ، الإنزيمات التي تقطع عادةً سلاسل الجلايكان لبروتين سكري غير ناضج تم تصنيعه حديثًا في ER ، مما يسمح لهذا البروتين السكري بالتفاعل مع الكابينات القابلة للطي كالنيكسين / كالريتيكولين. سوف ينثني البروتين في ER بمساعدتهم ، ثم في وقت لاحق في Golgi ، سيتم تمديد سلاسل الجليكان وتعديلها بواسطة إنزيمات أخرى. عندما تكون الجليكانات ليس قلص (بسبب NB-DNJ) ، لا يمكن للبروتين السكري أن يتفاعل مع calnexin / calreticulin ، ويبقى في حالته الأولية غير المطوية مع سلاسل الجليكان غير الناضجة المرفقة. لا تدوم هذه الحالة & # 8217t إلى الأبد: تمتلك خلايانا آليات زائدة عن الحاجة لقص سلاسل الجليكان لاحقًا في Golgi ، وبالتالي في النهاية سيتم تمديد سلاسل الجليكان وتعديلها كما هو الحال دائمًا. لكن هذا التكرار ليس مثاليًا ، لذا فإن NB-DNJ ينتج عنه تغييرات في حالة الارتباط بالجليكوزيل النهائية لبعض البروتينات ، والأهم من ذلك ، أن الوقت الإضافي الذي يقضيه البروتين السكري في حالة غير ناضجة وغير مكشوفة في ER يمنحه المزيد من الفرص أن تتحلل (عبر ERAD) قبل أن تمر عبر Golgi. هذا يعني أن الكمية الإجمالية لبعض البروتينات السكرية يتم تقليلها بواسطة NB-DNJ.

يؤدي تثبيط NB-DNJ & # 8217s لـ alpha glucosidases إلى تأثيرات مصب غير محددة تمامًا & # 8211 يؤثر على الكل البروتينات السكرية & # 8211 ويثير سؤالًا مثيرًا للاهتمام حول كيفية تأثيره على PrP. لقد أجريت عمليات بحث في PubMed و Google Scholar عن & # 8216prion n-butyl-deoxynorijimycin & # 8217 ومصطلحات بحث مماثلة ولم أتمكن من العثور على أي دراسات فحصت هذا السؤال. لم يتم تضمين NB-DNJ / Miglustat أيضًا في MSDI & # 8217s Spectrum Collection المستخدمة مؤخرًا في مختبر Ghaemmagami & # 8217s اختبار ELISA لمثبطات PrP-res [Poncet-Montagne 2011] ولا في MSDI & # 8217s US Drug Collection المستخدمة في مختبر Lasmezas & # مقايسة 8217s FRET لمخفضات PrP [Karapetyan & amp Sferrazza 2013] ، لذلك لا يبدو أن هناك & # 8217t أي دليل فحص عالي الإنتاجية متاح على آثاره أيضًا.

يمكننا أن نجعل تخمينًا معقولًا بأن أي تأثيرات لتغيير الارتباط بالجليكوزيل لـ NB-DNJ ستؤدي إلى تأثيرات مثبطة خاصة بالسلالة ، كما رأينا في CST [Browning 2011]. لكن التجارب في هذه الدراسات أجريت على خطوط خلوية تعبر عن النوع البري PrP. من المثير للاهتمام النظر في احتمال أن مثبطات ألفا جلوكوزيداز في سلالات الخلايا الطافرة قد تزيد من تحلل البروتين الطافرة.

يعتمد هذا الجزء من التخمين على دراسة نظرت في عملية التمثيل الغذائي وإفراز PrP في خطوط الخلايا المنقولة بواسطة الحمض النووي الذي يعبر عن أي من طفرات D178N: D178N cis 129M FFI و D178N cis 129V CJD [Petersen 1996]. في كلتا الحالتين ، وجد Petersen أن الشكل unglycosylated للطفرة (ولكن ليس من النوع البري) PrP قد تدهورت بالكامل تقريبًا قبل الوصول إلى سطح الخلية. في وقت التوليف في ER ، بدا أن PrP unglycosylated هو المسؤول

20 ٪ من إجمالي PrP في كل من الأصناف الطافرة والبرية ، ولكن بحلول الوقت الذي وصلت فيه إلى سطح الخلية ، كان D178N 129M PrP غير الغليكوزيلاتي غير قابل للكشف ، وانخفض D178N 129V PrP غير الغليكوزيليت إلى 0.6 ٪ من إجمالي PrP. ثم نظر بيترسن إلى أدمغة مرضى الأرق الليلي بعد الوفاة ، والتي أكدت وجود نفس الظاهرة في الجسم الحي، وإن كان بدرجة أقل إلى حد ما مما كانت عليه في زراعة الخلايا. تم تمثيل PRP متحولة غير جليكوزيلاتي تمثيلاً ناقصًا مقارنةً بـ PrP غير الغليكوزيلاتي من أليل من النوع البري للمريض ، مما يشير إلى أنه قد يتحلل بشكل تفضيلي.

يمكن أخذ نتائج Petersen & # 8217s للإشارة إلى أنه في حالة عدم وجود سلاسل الجليكان ، فإن PrP الطافر يخطئ بطريقة ما تؤدي إلى استجابة خلوية لتحطيمها. * أو لا & # 8211 انظر النقطة 7. هل يمكن تحقيق تأثير مماثل من خلال مثبطات ألفا جلوكوزيداز ، مما يعزز التدهور المبكر في ER؟ إنه اقتراح محفوف بالمخاطر: من خلال الترويج لخلل من نوع ما ، قد تؤدي الأدوية إلى تسريع الإصابة بمرض البريون. في الواقع ، يُستخدم التونيكاميسين tunicamycin ، وهو مركب تجريبي سام وغير دوائي يمنع الارتباط بالجليكوزيل تمامًا ، كعنصر تحكم إيجابي في إجهاد ER [على سبيل المثال في Moreno 2012] لأنه يسبب مثل هذا التراكم الهائل للبروتينات غير المطوية. كما أنه ليس من الواضح أيضًا ما إذا كان يمكن تحقيق التدهور المرتبط بـ ER: وجد Petersen دليلًا على أن تحلل PRP المتحولة غير الجليكوزيلاتي في بعض مقصورات endosomal / lysosomal المتأخرة ، بدلاً من ERAD. اتفق العمل الأحدث على أن تحلل الـ PrP الطافر يحدث على ما يبدو في الأجزاء الحمضية بعد Golgi ، وليس في ER [Ashok & amp Hedge 2009].

على حد علمي ، لم يدرس أي بحث حتى الآن ما إذا كانت مثبطات ألفا جلوكوزيداز يمكن أن تعزز التحلل المبكر لـ PRP المتحول قبل أن يصل إلى سطح الخلية. ستكون الخطوة الأولى هي اختبار تأثيرات مثبطات ألفا جلوكوزيداز في خطوط الخلايا التي تعبر عن طفرة PrP والتحقق من انخفاض التعبير عن الأليل المتحور. إذا بدا أن التعبير قد انخفض بالفعل ، فإن التأثيرات في الجسم الحي يمكن تحديدها في الفئران الضاربة. إذا صادف أن يكون له قيمة علاجية ، فسيكون ذلك مثيرًا - NB-DNJ لديه اختراق جيد للحاجز الدموي الدماغي [باترسون 2007] وهو عقار معتمد مع سجل أمان لائق على ما يبدو [Ficicioglu 2008].

الاستنتاجات

تبين أن الارتباط بالجليكوزيل المرتبط بـ N هو جزء رائع من بيولوجيا البريون.تُظهر سلالات مختلفة من البريونات أنماطًا مختلفة للجليكوفورم المميزة ، وهي ظاهرة تم عرضها الآن ، بشكل قاطع إلى حد ما ، بسبب & # 8216 التفضيل & # 8217 من سلالات مختلفة لتحويل بعض أشكال الجليكوفورم من PrP C. قد يساهم هذا & # 8216 التفضيل & # 8217 في تفسير سبب تأثير سلالات البريونات على مناطق الدماغ المختلفة بشكل أكثر دراماتيكية.

لا يعتبر الارتباط بالجليكوزيل هدفًا علاجيًا مثاليًا في أمراض البريون ، لأنه من المحتمل أن تكون آثاره معتمدة على الإجهاد ، ولأن معظم & # 8216 التفضيلات & # 8217 من السلالات المختلفة ليست مطلقة ، لذلك حتى في أحسن الأحوال ، يمكن أن يؤدي تغيير الارتباط بالجليكوزيل فقط مرض بريون بطيء ولا يتوقف. ومع ذلك ، سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كانت مثبطات ألفا جلوكوزيداز ، وهي فئة من العقاقير يمكنها تغيير الارتباط بالجليكوزيل و / أو زيادة تحلل بعض البروتينات ، يمكن أن تقلل من التعبير عن طفرة PRP. يبدو أن هذه لم يتم اختبارها أبدًا لمعرفة تأثيرها على الطفرات الجينية لـ PRP.

حول إريك فالاب مينيكيل

Eric Vallabh Minikel في مهمة مستمرة مدى الحياة للوقاية من مرض البريون. وهو عالم في معهد برود في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد.


شاهد الفيديو: درس الفيروسات والبريونات 2 (قد 2022).


تعليقات:

  1. Natlalihuitl

    أنا أفهم هذا السؤال. إنه مستعد للمساعدة.

  2. JoJotaxe

    انت مخطئ. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM ، سنتحدث.

  3. Kazikasa

    سأموت من الضحك



اكتب رسالة