PRION
Agente infeccioso que no
contiene ácido nucleico, sino una forma anormal de glicoproteína, una proteína
celular que normalmente se encuentra en el hospedador. De estructura más
elemental que los virus.
Los priones son proteínas generadas
por el organismo que se encuentran en la membrana de las células nerviosas y
que no originan enfermedad alguna. Sin embargo, cuando estas proteínas cambian
de configuración pueden provocar enfermedades, como la encefalopatía
espongiforme bovina.
CARACTERISTICAS
l La proteína infecciosa o
prión (PrPSC) es una forma anormal, con una configuración distinta, de la
proteína prión (PrPC), componente normal de las membranas neuronales de los
mamíferos.
l En los seres humanos la proteína prión
se codifica por un gen situado en el brazo corto del cromosoma 20.La proteína
normal está compuesta por 253 aminoácidos plegados en tres largas espirales,
conocidas como hélices alfa.
l La forma infecciosa en lugar de
plegarse en forma de hélice lo hace mediante un plegamiento plano. La forma
patógena se caracteriza por su resistencia parcial a las proteasas.
ESTRUCTURA
PROTEINA
PRIONICA
l Todos los seres humanos poseen la PrP,
debido a que se descubrió que en las células normales existe un gen que
codifica la proteína prionica.
l Se descubrió la existencia de dos
tipos de formas de la misma proteína:
-La proteína normal se denomino PrP
celular (PrPc).
-La forma infecciosa recibió el nombre de
PrP scrapie (PrPsc).
l Tanto la forma infecciosa como la
forma normal poseen la misma secuencia y numero de aminoácidos (estructura
primaria), pero difieren en la estructura secundaria
Proteína
PrPc
PrPc se presenta como una proteína
anclada a la superficie de las neuronas por medio de una molécula de GPI, y
constituye un producto ampliamente expresado en las células.
Los mRNA para PrP se han descubierto en diversos órganos, como el bazo,
músculo esquelético o pulmones. Pero, generalmente con índices de 10 a 50 veces
inferiores que en el cerebro.
Fuera del SNC, PrP se encuentra
en los epitelios secretores, lo cual podría tener incidencia en la transmisión
por vía oral.
Proteína
PrPSC
Estas se caracterizan por su
resistencia parcial a las proteasas, también es resistente a altas temperaturas
y no produce ningún tipo de reacción en el sistema inmunológico.
En lugar de plegarse en forma de
hélice lo hace en un plegamiento plano
FORMACIÓN
DEL PrPc
•
Se
produce la síntesis de la proteína PrPc normal en los Ribosomas, a partir del gen
Prn-P.
•
Esta proteína se une a un sialoglucósido para formar
una sialoglucoproteína (PrPc-SG) en el aparato de Golgi.
•
Desde aquí la PrPc-SG es transportada a lo largo de
los axones hasta la placa mioneural y también hasta la membrana celular, al
exterior de la cual queda sujeta mediante un anclaje de
glucosil-fosfatidil-inositol (GPI).
•
La PrPc-SG tiene una vida de 6 horas, siendo primero
degradada en la membrana, para regresar luego al interior de la célula
FORMACION
DEL PrPSC
•
De
acuerdo con Prusiner (modelo de despliegue heterodímero), este proceso podría
ocurrir mediante una especie de acoplamiento entre ambas formas, quizás con ayuda de una molécula proteica
“chaperona” (propuesta por Telling en 1995) que se supone existente en las
células y que se ha dado en llamar “proteína X”. Esta proteína chaperona X
podría ser la misma proteína doppel.
MINIPRIONES.
Se
realizaron diversas pruebas para investigar la naturaleza patógena del prion, y
se crearon priones mutantes para facilitar esto. Así, la destrucción de
cualquiera de las cuatro regiones en hélice- a de la proteína PrPc, previenen
la formación del PrPSc. Mientras que suprimir la región del extremo N-terminal
con los residuos 23-89, así como otros 36 residuos entre las posiciones 141-176
(ambas regiones en verde en la imágen: hélice A y hoja S2) no afectan a la
aparición de PrPSc.
LA
BARRERA DE LAS ESPECIES
•
Fue descubierto por Pattison en los años 60.
•
La causa de esto es la existencia de genes PRNP
diferentes según las especies.
•
Estos genes se traducirán en proteínas PrP consecuencias
particulares para cada especie.
•
La transmisión interespecifica de una enfermedad
prión depende de que el PrPSc del donante sea similar a la proteína prión
huésped como para unirse e inducirle al plegamiento.
•
Las enfermedades causadas por priones se transmiten
mejor entre animales de la misma especie.
PROTEINA
X
ü Su descubrimiento se basó en la teoría
según la cual, moléculas del huésped podían influir en el comportamiento del
PrPsc.
ü Es un pequeño ligando que se une a
PrPc y facilita su transformación a PrPsc.
ü Involucrada en el plegamiento de
proteínas naturales a su forma anómala, para ello debe reconocer fragmentos de
PrP sobre la que actúa.
ü PrPsc de especies muy alejadas
evolutivamente de la del huésped al que infectan no producirán la enfermedad
fácilmente, necesitarán un largo periodo de incubación porque la proteína X no
la reconocerá.
ü Por la función que ejercía se pensó
que podía tratarse de una chaperona (no se ha identificado ninguna chaperona
que intervenga en el plegamiento de priones).
ü La proteína X podría ser la PrPsc si
éste hiciera las veces de ligando bidentado.
LA
PROTEINA ANTI-PRP
l El
gen PRNP está muy conservado y tiene una sola pauta de lectura (ORF). Se ha
encontrado otro ORF tan grande como el de PrPc en la hebra antisentido de las
regiones codificantes del gen de mamíferos. También un ARNm de 4,5 kilobases
(solo en tejido cerebral) del que se ha deducido una secuencia de aminoácidos
reflejada a la de PrPc, lo que se ha llamado anti-PrP.
l Se
ha comprobado que este ARNm 4,5Kb procede de otro locus distinto del gen PRNP,
pero a pesar de esto, codifica una proteína anti-prion que podría afectar la
función normal de la proteína prion o también interactuar con ella en las
células infectadas. Mutaciones encontradas en pacientes de GSS en los codones
102 y 117 del PRNP producían cambios en la secuencia primaria del anti-PrP,
mientras que mutaciones encontradas en pacientes de CJD en los codones 178 y
200 no lo hicieron.
La
estructura terciaria de las proteínas PrP es la que
determina los linajes de los priones. Pueden distinguirse varios linajes (strains)
de priones en una misma especie. Se aislaron diferentes inóculos de priones de
scrapie de oveja que se diferenciaba en el tiempo de incubación y en el patrón
de lesión que causaban en los animales de experimentación. Las proteínas
aisladas de cada inóculo tenían idéntica estructura primaria pero diferían en
el grado de glicosilación y en el tamaño del producto de proteolisis limitada.
Así, pueden diferenciarse varios linajes de priones de una misma especie en
función de tres estados de la proteína PrPSc:
l Sin
glicosilar
l Monoglicosilada
l Biglicosilada
ESTRUCTURA
GÉNICA DEL PrP Y PrPSc
•
Son codificadas por el mismo gen PrP.
•
PrPSc es un derivado post traduccional.
•
En humanos el gen que codifica para PrP se ha
localizado en el brazo corto del cromosoma 20.
•
El gen completo ha sido secuenciado y está
constituido por 2 exones y 1 intrón, pero solo el exón 1 codifica la proteína.
•
Los residuos 113 al 128 son los mas conservados en
ambos.
•
La conversión de PrP (33-35 Kda) a su isoforma
anormal de 27-30 Kda involucra el desenvolvimiento postranscripcional de
hélices alfa y su reconfiguración en el laminar beta.
•
Este cambio de configuración es crucial, las laminas
beta son muy resistentes a las enzimas proteolíticas, al calor y no se
disuelven en agua.
•
La proteína alterada tiene como característica que
interactúa con una proteína normal y le cambia la configuración.
BIVALENCIA
DEL PRIÓN
La
naturaleza del prión le permite manifestarse de 2 formas:
•
PrPc
de 33-35 KDa: La PrPc es una proteína de
membrana, se acumula dentro de la
célula con posibilidades de agregación
•
PrPSc patógena o scrapie PrP de 33-35 KDa: Esta se acumula extracelularmente y puede
formar placas amiloides.
MODO
DE ACTUACIÓN
• La PrP se
propaga al entrar en contacto con moléculas normales de PrP, deformando su
plegamiento y estimula el cambio conformacional (membrana interna).
•
Se inicia una cascada en la que las moléculas recién transformadas inducen la
transformación de otras normales.
ETAPAS
a) PrP patológica entra en contacto con PrP normal
® cambios en plegamiento ® conformación
patológica
b y c ) PrP patológica ataca a otras PrP normales, y
así sucesivamente
d) PrP patológica alcanza niveles
peligrosos
FUNCIONES DE LOS PRIONES
l Hay
evidencias de que los priones interviene en la regulación del ritmo circadiano
y el sueño.
l Se
sugiere que PrPc podría proteger a las células de stress oxidativa causado por
radicales tóxicos de oxígeno liberados en una serie de reacciones bioquímicas
normales. Parecería que PrPc podría influenciar la actividad de una
súper-óxido-dismutasa conteniendo cobre y zinc capaz de desactivar radicales de
oxígeno libre.
l Se les atribuye a los priones un papel
en la supervivencia de las neuronas de Purkinje en el cerebelo
l La función de la forma celular del
prion es aun desconocida, aunque se suponen varias:
-Proteína de transducción de señales.
-Adhesión celular.
-Súper oxido dismutasa.
-Regulación y Distribución de los receptores
de acetilcolina.
ENFERMEDADES PRIÓNICAS
La
producción excesiva de PrP conduce a la neurodegeneración y a la destrucción de
músculos y de nervios periféricos.
La
enfermedad esporádica comienza cuando el desgaste de los mecanismos vitales
provocará una mutación del gen de a PrP, en una célula del organismo. Así adquiriría
la conformación del prurito lumbar y así propagarse.
Las
padecen personas de edad media o avanzada
EN LOS HUMANOS
v KURU
ü Enfermedad confinada a varios valles
adyacentes del interior montañoso de Nueva Guinea.
ü Kuru significa ``escalofrio'' en el
idioma de los Fore.
ü Los síntomas del kuru son: pérdida de
coordinación, temblores (escalofrios que evolucionan hasta una completa
incapacidad motora), congestión de los vasos sanguíneos y atrofia cortical
v ENFERMEDAD
DE CREUTZFELDT - JACOB (CJD)
ü CJD es la más común de las
Encefalopatías Espongiformes transmisibles (EET).
ü Generalmente, el CJD se manifiesta en
personas que rondan los 60 años.
ü Periodo de incubación de meses a años.
El 90% de los pacientes mueren dentro de un año.
Caracterizada
por la demencia, fallo de la memoria, cambios de comportamiento y alteración de
la coordinación
Existen
tres categorías de CJD:
Ø CJD ESPORÁDICA
ü Aparece aún cuando la persona no tiene
factores conocidos de riesgo para la enfermedad.
ü Tipo más común, manifestándose al
menos en un 85% de los casos.
Ø CJD HEREDITARÍA
ü La persona tiene un historial familiar
de la enfermedad o pruebas positivas de mutación genética.
Ø CJD ADQUIRIDA
ü Transmitida por exposición al tejido
cerebral o del sistema nervioso mediante procedimientos médicos
Presente
en menos de 1% de los casos.
v
SÍNDROME
DE GERSTMANN STRAUSSLER SCHEINKER (GSS)
ü Enfermedad genética neurodegenerativa.
Autosómica dominante, depende de una mutación genética del gen de proteína
PrPc.
ü Periodo de incubación de meses a años.
ü Alteración de la coordinación más
demencia.
ü Se han identificado unas 50 familias
infectadas.
La
duración de la enfermedad activa es de 2 – 6 años.
EN ANIMALES
ü Clasificadas como Encefalopatía Espongiforme
Transmisible (TSE).
ü Tenemos:
v SCRAPIE. En ovejas.
v ENCEFALOPATÍA ESPONGIFORME BOVINA
(EEB). “vacas locas”.
v ENCEFALOPATÍA TRANSMISIBLE DEL VISÓN
(ETV). En visones.
v ENFERMEDAD DEL DESGASTE CRÓNICO (CWD).
En mulas ciervos, alces.
v ENCEFALOPATIA ESPONGIFORME FELINA
(FSE). En gatos
v SCRAPIE
ü Se
conoce en Europa desde hace unos 250 años
ü En
1982 se propuso la hipótesis del PRION como partícula infecciosa de naturaleza
proteica responsable del scrapie
ü El
tiempo de incubación va de los 14-22 meses
ü Produce
cambios en el comportamiento. Varía en cada animal según la región del cerebro
afectada
Síntomas en las ovejas
ü Tendencia
del animal a rascarse y frotarse contra objetos fijos
ü Pérdida
de coordinación, excesiva ingesta de líquidos, pérdida de peso, mordeduras en
las patas, chasqueo de labios, temblores, etc.
ü Las
ovejas pueden vivir entre 1 y 6 meses tras la aparición de los síntomas
clínicos y la muerte inevitable
v ENCEFALOPATÍA ESPONGIFORME BOVINA (BSE)
ü Caracterizada por largos períodos de incubación (4 - 5
años)
ü Curso
progresivo, determina
degeneración del sistema nervioso central
Síntomas en los bovinos
ü Aprensión,
miedo, sobresaltos excesivos o depresión.
ü Perdida
progresiva del equilibrio.
ü Hiperestesia
ü Movimientos
anormales: temblores y mioclonias
