Πρωτεΐνη Prion: Το μόριο πολλών μορφών και προσώπων Μέρος 1

Περίληψη: Η κυτταρική πρωτεΐνη πριόν (PrPC) είναι μια πρωτεΐνη αγκυροβολημένη με γλυκοζυλοφωσφατιδυλινοσιτόλη (GPI) που βρίσκεται πιο άφθονα στην εξωτερική μεμβράνη των νευρώνων. Λόγω των δομικών χαρακτηριστικών (μια ευέλικτη ουρά και δομημένος πυρήνας), το PrPC αλληλεπιδρά με ένα ευρύ φάσμα συνεργατών.

Τα τελευταία χρόνια, πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι οι κυτταρικές πρωτεΐνες πριόν έχουν σημαντική σχέση με την ανάπτυξη και τη διατήρηση της μνήμης των ζώων.

Το κυτταρικό πριόν (Herpes simplex virus, HSV) είναι ένας ιός που υπάρχει ευρέως στον ανθρώπινο πληθυσμό και θεωρείται ένα από τα σημαντικότερα παθογόνα νευρολογικών παθήσεων και δερματικών παθήσεων. Ο HSV-1 και ο HSV-2 είναι οι δύο πιο συνηθισμένοι τύποι ιών στους ανθρώπους.

Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι η πρωτεΐνη του ιού HSV-1 μπορεί να προάγει την ανάπτυξη και τη διατήρηση της μνήμης σε ανθρώπους και ζώα. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης έδειξαν ότι η μόλυνση από HSV-1 εμφανίζεται κυρίως στα πολύ πρώιμα στάδια της ανθρώπινης ζωής και οι ιικές πρωτεΐνες συσσωρεύονται στο ανθρώπινο νευρικό σύστημα και ρυθμίζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών και τη συναπτική μετάδοση. Αυτά τα ρυθμιστικά αποτελέσματα βοηθούν στην ενίσχυση της λειτουργίας της εγκεφαλικής μνήμης και στη βελτίωση της χωρικής γνώσης και προσοχής.

Επιπλέον, η πρωτεΐνη του ιού HSV-1 έχει επίσης κάποια σχέση με την ανοσολογική απόκριση του σώματος και την αντιική απόκριση. Μελέτες έχουν δείξει ότι η επίδραση της ιικής πρωτεΐνης HSV-1 ενεργοποιεί την ανοσολογική απόκριση του σώματος και δρα ενεργά στα «Τ κύτταρα μνήμης» του σώματος, ενισχύοντας έτσι την αντιική άμυνα του οργανισμού. Αυτή η ανακάλυψη έχει μεγάλη σημασία για τη διερεύνηση της σχέσης μεταξύ του HSV-1 και της ανοσίας των ζώων.

Εν ολίγοις, η σχέση μεταξύ της πρωτεΐνης του κυτταρικού ιού πριόν και της μνήμης παρέχει ευρύ ερευνητικό χώρο για μελλοντική έρευνα σχετικά με τη μνήμη, τη λειτουργία του νευρικού συστήματος και την ανοσοαπόκριση και αναμένεται να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην πρόληψη και τη θεραπεία σχετικών ασθενειών. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη επειδή το Cistanche μπορεί επίσης να ρυθμίσει την ισορροπία των νευροδιαβιβαστών, όπως η αύξηση των επιπέδων ακετυλοχολίνης και αυξητικών παραγόντων, που είναι πολύ σημαντικοί για τη μνήμη και τη μάθηση. Επιπλέον, το Cistanche μπορεί επίσης να βελτιώσει τη ροή του αίματος και να προωθήσει την παροχή οξυγόνου, η οποία μπορεί να εξασφαλίσει ότι ο εγκέφαλος αποκτά επαρκή διατροφή και ενέργεια, βελτιώνοντας έτσι τη ζωτικότητα και την αντοχή του εγκεφάλου.

Κάντε κλικ στα συμπληρώματα γνώσης για να βελτιώσετε τη μνήμη

Αν και η PrPC έχει προταθεί ότι εμπλέκεται σε πολλές φυσιολογικές λειτουργίες, μόνο η ομοιόσταση μυελίνωσης των περιφερικών νεύρων έχει επιβεβαιωθεί ως καλή τη πίστη μέχρι στιγμής.

Η εσφαλμένη αναδίπλωση του PrPC προκαλεί ασθένειες πριόν και τα PrPChas έχει αποδειχθεί ότι μεσολαβεί σε νευροτοξικότητα που προκαλείται από πλούσια σε ολιγομερή στη νόσο του Αλτσχάιμερ και στη νόσο του Πάρκινσον, καθώς και σε νευροπροστασία στην ισχαιμία.

Κατά την πρωτεολυτική διάσπαση, το PrPC μετασχηματίζεται σε απελευθερωμένες και προσαρτημένες μορφές PrP που μπορούν, ανάλογα με τα περιεχόμενα δομικά χαρακτηριστικά του PrPC, να εμφανίσουν προστατευτικές ή τοξικές ιδιότητες.

Σε αυτήν την ανασκόπηση, θα περιγράψουμε τις ιδιότητες της πρωτεΐνης πριόν και του θραύσματος πρωτεϊνών πριόν, καθώς και την επισκόπηση της εμπλοκής τους με αλληλεπιδρώντες εταίρους και μονοπάτια σήματος στη μυελίνωση, τη νευροπροστασία και τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες.

Λέξεις-κλειδιά: πρωτεΐνη πριόν; θραύσματα πρωτεΐνης πριόν? νευροπροστασία? μυελίνωση; ισχαιμικό εγκεφαλικό, νευροεκφυλιστική νόσο.

1. Εισαγωγή

Η πρωτεΐνη Prion (PrP) είναι μια εξαιρετικά διατηρημένη πανταχού παρούσα γλυκοπρωτεΐνη. Υπάρχει σε δύο μορφές. η φυσιολογική ή κυτταρική ισομορφή, PrPC, και η σχετιζόμενη με τη νόσο λοιμώδης ισομορφή τρομώδης νόσος PrP, PrPSc.

Ο παθολογικός ρόλος του PrPSc έχει μελετηθεί εκτενώς στην πριονιδίαση και έχει ανασκοπηθεί σε αρκετές εργασίες [1-3]. Η PrPC εκφράζεται σε μια ποικιλία διαφορετικών οργάνων και ιστών με υψηλά επίπεδα έκφρασης στο κεντρικό και στο περιφερικό νευρικό σύστημα.

Υπάρχει σε αφθονία στην κυτταρική επιφάνεια των νευρώνων [4-6] και εμπλέκεται σε πολλούς φυσιολογικούς μηχανισμούς. Η λειτουργία της πρωτεΐνης παραμένει προς διευκρίνιση. Ωστόσο, εντατικές μελέτες συνδέουν την PrPC με την ομοιόσταση της μυελίνης [7], τη νευροπροστασία [8,9], τον κιρκάδιο ρυθμό [10,11], την ομοιόσταση μεταλλικών ιόντων [12,13], τη μιτοχονδριακή ομοιόσταση [14] και τη διακυτταρική σηματοδότηση [6,15 , 16].

Στους νευρώνες, η PrPC είναι παρούσα στα προσυναπτικά και μετασυναπτικά διαμερίσματα των τερματικών αξόνων όπου εμπλέκεται στην πρόσθια και ανάδρομη αξονική μεταφορά [17-20]. Το PrPC διασπάται στην κυτταρική μεμβράνη από πρωτεάσες, σχηματίζοντας απελευθερωμένες και προσκολλημένες μορφές.

Τα τελευταία χρόνια, οι μορφές πρωτείνης πριόν και πρωτεϊνών που απελευθερώνονται από την πρωτεΐνη πριόν έχουν λάβει προσοχή σε συσχέτιση με τη νευροπροστασία σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες.

Σε αυτήν την ανασκόπηση, παρουσιάζουμε τις μορφές πρωτεΐνης πριόν και απελευθερωμένης πρωτεΐνης πριόν, συνοψίζουμε τη συμμετοχή τους στη μυελίνωση, τη νευροπροστασία και τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες και συζητάμε τις πιο πρόσφατες ανακαλύψεις σε αυτόν τον τομέα.

2. Πρωτεΐνη Prion

Το ώριμο ανθρώπινο PrPC αποτελείται από μια εύκαμπτη αδόμητη Ν-τερματική περιοχή (υπολείμματα αμινοξέων 23-120) και μια δομημένη C-τερματική περιοχή (υπολείμματα αμινοξέων 121-231).

Είναι αγκυρωμένο στην κυτταρική μεμβράνη με μια άγκυρα γλυκοζυλοφωσφατιδυλινοσιτόλης (GPI) [21,22]. Η εύκαμπτη Ν-τερματική περιοχή περιέχει μια περιοχή οκταετίας ενώ η δομημένη περιοχή αποτελείται από τρεις -έλικες, δύο - φύλλα, έναν δισουλφιδικό δεσμό που συνδέει κυστεΐνες17921 . και δύο Ν-γλυκάνες στα υπολείμματα αμινοξέων 181 και 197 [23,24] (Εικόνα 1).

Το PrPC μπορεί να μετατραπεί σε μια πλούσια σε φύλλα ισομορφή PrPSc, η οποία είναι επιρρεπής σε αυτοκαταλυτική μετατροπή και συσσωμάτωση σε αδιάλυτα συσσωματώματα [22,25,26]. Μια μη φυσιολογική συσσώρευση της παθολογικής πρωτεΐνης στον εγκέφαλο μπορεί να προκαλέσει την ανάπτυξη μεταδοτικών σπογγωδών εγκεφαλοπαθειών (ΜΣΕ), γνωστών και ως ασθένειες πριόν.

Οι ασθένειες Prion περιλαμβάνουν τη νόσο Creutzfeldt-Jakob (CJD), το σύνδρομο Gerstmann-Sträussler-Scheinker (GSS), την μοιραία οικογενειακή αϋπνία (FFI) και το kuru στον άνθρωπο, τη σπογγώδη εγκεφαλοπάθεια των βοοειδών στα βοοειδή, την τρομώδη νόσο σε κατσίκες και τα πρόβατα και τη χρόνια σπατάλη.

Όλες οι ασθένειες του πριόν είναι σπάνιες θανατηφόρες νευροεκφυλιστικές διαταραχές. Τα κλινικά και νευροπαθολογικά χαρακτηριστικά των ασθενειών του πριόν στον άνθρωπο είναι παρόμοια με εκείνα της νόσου του Αλτσχάιμερ (AD) όπως η ταχεία απώλεια μνήμης και η απώλεια της εγκεφαλικής λειτουργίας καθώς και η άνοια, η σπογγώδης παραμόρφωση του εγκεφάλου, οι αλλαγές προσωπικότητας και οι δυσκολίες στην κίνηση [15,27] .

Αν και οι ασθένειες του πριόν εμφανίζονται λόγω της συσσώρευσης τοξικών συσσωματωμάτων PrPSc στον εγκέφαλο, ο μηχανισμός που διέπει τη μετατροπή του PrPC σε PrPSc και την ανάπτυξη της νόσου του πριόν παραμένει άγνωστος.

Εκτός από το υπόστρωμα για την ανάπτυξη ασθενειών πριόν, το PrPC μπορεί να χρησιμεύσει ως υποδοχέας για κυτταροτοξικά ολιγομερή αμυλοειδούς (Α) [20,28] και τοξικά διαλυτά συσσωματώματα πρωτεΐνης tau στην AD και σε άλλες ταυοπάθειες [29,30].

Υπάρχουν επίσης αντίθετες μελέτες σχετικά με τη δέσμευση PrPC των ολιγομερών -συνουκλεΐνης (-syn) στη νόσο του Πάρκινσον (PD) και σε άλλες συνουκλεϊνοπάθειες, ανοίγοντας τη συζήτηση για το ρόλο της PrPC στην τοξικότητα της -συνουκλεΐνης [30-33].

3. Θραύσματα πρωτεΐνης Prion

Η PrPC μπορεί να υποστεί τέσσερις μεταμεταφραστικές διασπάσεις, σχηματίζοντας θραύσματα PrP (Εικόνα 1). Η -διάσπαση και -διάσπαση συμβαίνουν εντός της μη δομημένης Ν-τερματικής περιοχής ενώ η -διάσπαση και αποβολή PrP συμβαίνουν εντός της δομημένης Ο-τερματικής περιοχής.

Εκτός από τις αναφερθείσες διασπάσεις, η PrPC έχει διασπαστεί υπό πειραματικές συνθήκες με φωσφολιπάση C, η οποία διέλυσε την PrPC εντός της άγκυρας GPI [34,35]. Η θέση διάσπασης, το μήκος του θραύσματος και η προσκόλληση μεμβράνης επιτρέπουν στα θραύσματα να συμμετέχουν σε διάφορους μηχανισμούς.

3.1. -Σχίσιμο

Η διάσπαση είναι η πιο μελετημένη διάσπαση του PrPC. Εμφανίζεται κάτω από φυσιολογικές συνθήκες στην κεντρική υδρόφοβη περιοχή του ώριμου PrPC (υπολείμματα αμινοξέων 105-120 στην ανθρώπινη αλληλουχία 111/112) [36-38] (Εικόνα 1).

Η διάσπαση απελευθερώνει ένα ~11 kDa θραύσμα N1 ενώ το ~18 kDa τμήμα C1 παραμένει προσκολλημένο στην κυτταρική μεμβράνη από το GPIanchor [36,39]. Προς το παρόν, δεν υπάρχει μοναδικό ένζυμο υπεύθυνο για τη διάσπαση [24,40].

Αν και οι θέσεις διάσπασης έχουν προσδιοριστεί σχετικά με τα είδη, η διάσπαση είναι ανεκτική στη διακύμανση της αλληλουχίας σε αυτή την περιοχή, εφόσον διατηρείται η υδροφοβικότητά της [38].

Μελέτες έχουν δείξει ότι η διάσπαση στον ανθρώπινο εγκέφαλο, στα μοντέλα ποντικών και στις καλλιέργειες νευρώνων συμβαίνει παρουσία ενζύμων ADAM10 και ADAM17 [41-43]. Το ADAM10 συμβάλλει σε μια συστατική παραγωγή N1 ενώ το ADAM17 συμμετέχει κυρίως στο σχηματισμό N1 κατά τη διέγερση [44 ,45]. Το ADAM8 έχει επίσης αποδειχθεί ότι διασπά το PrPC για να σχηματίσει N1 και C1 στους μύες [46].

Ο ρόλος των ADAM8, ADAM10 και ADAM17 στη διάσπαση έχει επίσης υποστηριχθεί σε μια βιοφυσική μελέτη [47]. Το θραύσμα N1 έχει σχετικά χαμηλή σταθερότητα. Ωστόσο, βρέθηκε ότι υπάρχει σε σωματικά υγρά, ομογενοποιημένα ιστού ή υπερκείμενα κυτταροκαλλιέργειας [39,48,49].

Η διάσπαση αρχικά θεωρήθηκε ότι λαμβάνει χώρα σε όξινα ενδοσωμικά διαμερίσματα [50,51] αλλά μεταγενέστερες μελέτες έδειξαν ότι η διάσπαση συμβαίνει κατά τη διάρκεια της φυσαλιδώδους διακίνησης του PrPC κατά μήκος της εκκριτικής οδού [52,53].

Η διάσπαση χρησιμοποιεί το PrPC ως υπόστρωμα, οδηγώντας στη μείωση της επιφάνειας του κυττάρου. Καθώς το PrPC είναι επίσης ένα υπόστρωμα για την αντιγραφή πριόν και βασικός μεσολαβητής της τοξικότητας σε ασθένειες πριόν, AD και άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες, η διάσπαση έχει θετική βιολογική επίδραση.

Το εύκαμπτο αμινοτελικό τμήμα του PrPC είναι απαραίτητο για την αλληλεπίδραση της πρωτεΐνης με τους συνδετικούς εταίρους που ρυθμίζουν την πρόσληψη PrPC στη διακίνηση [54,55]. Χωρίς N1, το C1 σχηματίζει σύμπλοκα στην κυτταρική μεμβράνη [56] και είναι πιο σταθερό και επίμονο στην επιφάνεια του κυττάρου από το PrPC [50].

Το θραύσμα C1 μπορεί να διασπαστεί στην κυτταρική επιφάνεια και να απελευθερωθεί στον εξωκυτταρικό χώρο [57]. Το C1 βρέθηκε ότι αναστέλλει την αντιγραφή του πριόν σε ποντίκια [58,59] ενώ το τμήμα Ν1 είναι νευροπροστατευτικό [60,61]. η απουσία της διάσπασης είναι τοξική τόσο για τα κύτταρα όσο και για τα ποντίκια [47,62].

3.2. -Σχίσιμο

Η διάσπαση λαμβάνει χώρα στο άκρο της περιοχής επανάληψης του οκταπεπτιδίου Ν-άκρο της θέσης διάσπασης. Η διάσπαση παρατηρείται κυρίως υπό παθολογικές συνθήκες και είναι παρόμοια με τη διάσπαση. Φαίνεται να δρα προστατευτικά.

Λαμβάνει χώρα γύρω από το υπόλειμμα αμινοξέος 90, σχηματίζοντας θραύσμα N2 (~9 kDa) και θραύσμα C2 (~20 kDa) [36,37,48,63] (Εικόνα 1). Η διάσπαση του PrPC προκαλείται από αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS) [37,63-66].

Με την αφαίρεση του ROS, η διάσπαση προστατεύει τα κύτταρα από το οξειδωτικό στρες [65]. Εκτός από το ROS, η διάσπαση προκαλείται από καλπαϊνες [67], λυσοσωμικές πρωτεάσες [68,69] ή ακόμα και από ADAM8 [47].

Η πρωτεϊνάση Κ διασπά τον ανθεκτικό στην πρωτεάση πυρήνα του PrPSc (PrP27–30) κοντά στη θέση 90, δημιουργώντας ένα θραύσμα με μήκος παρόμοιο με το C2. Παρόμοια με το θραύσμα C1, το τμήμα C2 μπορεί επίσης να απομακρυνθεί από την επιφάνεια του κυττάρου [70].

Ο σχηματισμός ενός τέτοιου θραύσματος υποδεικνύει ότι η πρωτεάση που εμπλέκεται στη διάσπαση θα μπορούσε επίσης να εμπλέκεται στις κυτταρικές προσπάθειες διάσπασης του PrPSc [71,72].

3.3. -Σχίσιμο

Η πιο πρόσφατα ανακαλυφθείσα διάσπαση πρωτεάσης του PrPC είναι η διάσπαση. Η θέση διάσπασης στο PrPC μένει να προσδιοριστεί, αλλά τα μεγέθη του απελευθερωμένου θραύσματος N3 (~20 kDa) και του αγκυρωμένου με GPI θραύσματος C3 (~5 kDa) υποδηλώνουν ότι η διάσπαση πρωτεΐνης συμβαίνει στην περιοχή μεταξύ των υπολειμμάτων αμινοξέων 170 και 200 ​​[73, 74] (Εικόνα 1).

Μελέτες δείχνουν ότι η διάσπαση συμβαίνει αργά στην εκκριτική οδό σε μια μη γλυκοσυλιωμένη πρωτεΐνη παρουσία μελών της οικογένειας των μεταλλοπρωτεασών μήτρας (MMP) [73].

Ο λόγος που η διάσπαση συμβαίνει μόνο σε μη γλυκοζυλιωμένο PrPC προτείνεται να οφείλεται στη στερική παρεμπόδιση των πρωτεασών από τις γλυκάνες στην εγγύτητα της προτεινόμενης θέσης διάσπασης [40,75].

Η διάσπαση έχει βρεθεί ότι υπάρχει σε διαφορετικά είδη, ιστούς και μοντέλα κυτταροκαλλιέργειας. Ο προσδιορισμός του ρόλου του απαιτεί περαιτέρω μελέτη, αν και μια ένδειξη αυξημένων ποσοτήτων θραύσματος C3 σε εγκέφαλο CJD μπορεί να οδηγήσει σε πιθανή παθογόνο σημασία [73].

3.4. Αποβολή Πρωτεΐνης Prion

Υπάρχει επίσης μια σημαντική διάσπαση του PrP κοντά στο καρβοξυτελικό άκρο. Η διάσπαση ρίχνει το PrP στον εξωκυτταρικό χώρο, αφήνοντας ένα μικρό αριθμό υπολειμμάτων αμινοξέων στην επιφάνεια του κυττάρου.

Η διάσπαση περιγράφηκε σε πρώιμες έρευνες [35,39,76,77] αλλά έχει λάβει μεγαλύτερη προσοχή τα τελευταία χρόνια λόγω της εμπλοκής της αποβολής PrP σε ασθένειες [40,63,78-83].

Παρόμοια με τη διάσπαση, η αποβολή του PrP συμβαίνει παρουσία ενζύμων από την οικογένεια ADAM. Πειράματα in vitro και in vivo υποδηλώνουν ότι το ADAM9 και το ADAM10 εμπλέκονται στη διαδικασία της διάσπασης και της αποβολής του PrP [47,84–86] όπου το ADAM10 είναι η κύρια διασπορά για το PrP και το ADAM9 είναι ο ρυθμιστής της δραστηριότητας του ADAM10 [24 ]. Το Shed PrP προσδιορίστηκε για πρώτη φορά σε χάμστερ.

Στον μολυσμένο με πριόν εγκέφαλο των χάμστερ, το shedPrP αντιπροσώπευε περίπου το 15% των μορίων PrPSc [76]. Μια περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι το ADAM10 διέλυσε την PrP μεταξύ Gly228 και Arg229 και σχημάτισε απορρόφηση PrP που τερματίστηκε στο Gly228 [84].

Μια ανάλυση που διερευνά το προφίλ θέσης διάσπασης του ADAM10 αποκάλυψε ότι η διάσπαση δεν προκαλείται από μια μοναδική αλληλουχία [87].

Συνεπώς, η πρωτεάση ADAM10 μπορεί να παράγει παραλλαγές αποβολής PrP ανάλογα με την πρωτεϊνική αλληλουχία και τη διαμόρφωση. Ο Jansen και οι συνεργάτες του περιέγραψαν την ύπαρξη μη αγκυρωμένων μορφών PrP που τελειώνουν με Tyr225 και Tyr226 σε ασθενείς με νόσο πριόν [88].

Οι συγγραφείς χαρακτήρισαν δύο ασθενείς με νόσο πριόν που έφεραν μεταλλάξεις στοπ στις θέσεις Y226X και Q227X και εξέφρασαν τις αντίστοιχες μορφές. Χρησιμοποιώντας ένα μονοκλωνικό αντίσωμα V5B2 [89] που συνδέεται ειδικά με ένα θραύσμα PrP που τελειώνει με Tyr226, περιγράψαμε ταυτόχρονα την ύπαρξη μιας ελεύθερης μορφής PrP που ονομάζεται PrP226* [90-94].

Η κατανομή του PrP226* στον ανθρώπινο εγκέφαλο έχει συσχετιστεί με την κατανομή του PrPSc [90,94]. Λόγω της ύπαρξης περισσότερων από μία μορφών αποβολής, υποθέσαμε ότι η πρωτεολυτική θέση στην ανθρώπινη αλληλουχία δεν βρίσκεται αποκλειστικά μεταξύ των υπολειμμάτων αμινοξέων 228 και 229, αλλά βρίσκεται κοντά στο C-άκρο [95] (Εικόνα 1).

Πρόσφατα, οι Linsenmeier et al. δημοσίευσε μια ολοκληρωμένη μελέτη σχετικά με τον μηχανισμό που διεγείρει την πρωτεολυτική αποβολή PrPC [81]. Χρησιμοποιώντας ζωικά μοντέλα και μάρτυρες, έδειξαν ότι η αποβολή PrP συσχετίζεται αρνητικά με τη μετατροπή του πριονίου και ότι η αποβολή PrP υπάρχει σε αφθονία στις αμυλοειδείς πλάκες.

Μελέτησαν επίσης την επίδραση της δέσμευσης των κατευθυνόμενων από το PrP αντισωμάτων στο PrPC στην τάση αποβολής. Η δέσμευση ολόκληρων αντισωμάτων αντι-PrP στην C-τερματική δομημένη περιοχή του PrPC ή παραγώγων αντισωμάτων μονής αλυσίδας, που κατευθύνονται προς επαναλαμβανόμενους επιτόπους εντός της οκταεπάλληλης περιοχής της Ν-τερματικής περιοχής διέγειρε την αποβολή, όταν η σύνδεση ολόκληρων αντισωμάτων αντι-PrP με την οκταρείτη περιοχή της Ν-τερματικής περιοχής κλείδωσε τη δομή της Ν-τερματικής περιοχής και προκάλεσε συσσώρευση επιφανειών PrPC, ενδοκυττάρωση και αποικοδόμηση στα λυσοσώματα [81].

4. Πρωτεΐνη Prion και Μυελίωση

Η PrPC εκφράζεται σε αφθονία στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ) και στο περιφερικό νευρικό σύστημα [4,5]. Μελέτες σε εγκεφάλους πρωτευόντων, εγκεφάλους τρωκτικών και διαγονιδιακά ποντίκια έδειξαν ότι είναι εμπλουτισμένος κατά μήκος των αξόνων και σε προσυναπτικά άκρα όπου εμπλέκεται στην πρόσθια και ανάδρομη αξονική μεταφορά [4,17,18,96-98].

Οι διαγραφές στην περιοχή διάσπασης PrPC έδειξαν σοβαρή απομυελίωση τόσο στον νωτιαίο μυελό όσο και στην λευκή ουσία της παρεγκεφαλίδας in vivo [99,100] Αργότερα, επιβεβαιώθηκε ότι η αξονική PrPC και η διάσπασή της είναι απαραίτητες για την προμυελίνωση στο περιφερικό νευρικό σύστημα [101].

Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο ποντικών με συν-ισογονικό PrP-knockout, οι Kuffer et al. ανακάλυψε ότι το αξονικό PrPC προάγει τη διατήρηση της μυελίνης στο trans μέσω της δέσμευσης στον υποδοχέα που συζευγνύεται με πρωτεΐνη G Adgrg6 στα κύτταρα Schwann με μια Ν-τελική εύκαμπτη ουρά [7].

Επιβεβαίωσαν επίσης ότι τα ποντίκια με έλλειψη PrPC ανέπτυξαν χρόνια απομυελινωτική νευροπάθεια, η οποία υποδηλώνει ότι η ομοιόσταση μυελίνωσης στο περιφερικό νευρικό σύστημα είναι μια καλή φυσιολογική λειτουργία του PrPC [7].

Η διατήρηση της μυελίνης βρέθηκε ότι ρυθμίζεται μέσω της δέσμευσης ενός Ν-τερματικού απελευθερωμένου θραύσματος PrPC (προφανώς N1 ή αποβολής PrP) στο Adgrg6 σε κύτταρα Schwann.

Η αλληλεπίδραση ενεργοποίησε το Adgrg6, αύξησε τα κυτταρικά επίπεδα του cAMP και πυροδότησε τον καταρράκτη σηματοδότησης που προάγει τη μυελίνωση [7]. Η ρύθμιση της περιφερικής μυελοσυντήρησης με PrPC επιβεβαιώθηκε σε πέντε διαφορετικά στελέχη ποντικιών PrP-knockout που ανέπτυξαν περιφερική νευροπάθεια όψιμης έναρξης [101-103].

Πρόσφατα, υπήρξε μια προσπάθεια ανάπτυξης μιας θεραπείας για περιφερικές απομυελινωτικές ασθένειες που βασίζεται στη δέσμευση μεταξύ του Ν-τερματικού τομέα του PrPC και του Adgrg6 [104]. Σε αυτή τη μελέτη, κατασκεύασαν ένα μόριο ανοσοπροσκολλητίνης που αποτελείται από δύο εύκαμπτες Ν-τερματικές περιοχές PrPC συνδεδεμένες με ακρυσταλλώσιμο θραύσμα (Fc) ανοσοσφαιρίνης G1 (FT2Fc) [104].

Το μόριο έδειξε ευνοϊκές φαρμακοκινητικές ιδιότητες και έδειξε δυναμικό in vitro, αλλά απέτυχε να έχει θεραπευτική επίδραση στα πρώιμα μοριακά σημάδια απομυελίνωσης σε ποντίκια PrP-knockout [104].

Η PrPC μελετήθηκε επίσης σε σχέση με την ανάπτυξη και την αναγέννηση της περιφερικής μυελίνης μετά από τραυματισμούς νεύρων [105]. Καθώς το PrP βρέθηκε να είναι μη αναλώσιμο σε αυτόν τον μηχανισμό, θα μπορούσε να υποτεθεί ότι το PrP δεν έχει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αποκατάστασης των περιφερικών νεύρων ή ότι η απουσία του μπορεί να αντισταθμιστεί από άλλους συνδέτες [105].

Η μυελίνωση και άλλοι φυσιολογικοί ρόλοι του PrPC έχουν μελετηθεί εντατικά σε ζωικά μοντέλα με μια έκφραση γονιδίου PrP που έχει καταστραφεί ή καταρρεύσει.

Μελέτες έχουν δείξει περιορισμένες αρνητικές επιπτώσεις σε ποντίκια [102,106-109], βοοειδή [110] και κατσίκες [68,111,112] ενώ μελέτες σε ποντίκια ή κατσίκες με PrP-knockout έδειξαν ελαττώματα στο νευρικό σύστημα και ευαισθησία στο οξειδωτικό στρες [6,111,1311]. Αρκετά μοντέλα ποντικών PrP-knockout δημιουργήθηκαν με μικτό υπόβαθρο [106,109,114-116].

Καθώς οι μελέτες δεν μπορούν να αναπαραχθούν μεταξύ των μοντέλων, αυτό μπορεί να εγείρει το ερώτημα εάν οποιοιδήποτε παρατηρούμενοι φαινότυποι οφείλονταν στην πραγματικότητα σε πολυμορφισμούς στα γονίδια που πλευρίζουν το Prnp ή στο αποτέλεσμα της απουσίας PrPC. Για να αποφύγετε αυτό το ζήτημα, θα ήταν σκόπιμο να επαναλάβετε βασικά πειράματα χρησιμοποιώντας συν-ισογόνα ποντίκια PrPknockout.

Αν και ο ρόλος της PrPC στο ΚΝΣ πρέπει να διευκρινιστεί, τα θραύσματα που απελευθερώνονται από PrPC και PrPC είναι απαραίτητα στην ομοιόσταση της μυελίνης των περιφερικών νεύρων, αλλά μπορεί να είναι απαραίτητα για την ανάκτηση των νεύρων.

For more information:1950477648nn@gamil.com