PRION: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI, PENYAKIT - BIOLOGI - 2025

The prion adalah protein tanpa genom asam nukleat atau yang bertindak sebagai agen infeksi. Istilah "prion" berarti partikel infeksius proteinaceous (dari English Proteinaceous Infectious Particles), dan diciptakan oleh ahli saraf dan pemenang Hadiah Nobel, Stanley B. Prusiner.

Pada tahun 1982, Prusiner dan rekan-rekannya mengidentifikasi partikel protein yang menular, saat mempelajari penyebab penyakit Creutzfeldt-Jakob (pada manusia) dan ensefalopati spongiform sapi.

Residu protein prion sapi. Diambil dan diedit dari: 23-230 López-García, F., Zahn, R., Riek, R., Wuthrich, K. dan RCSB, melalui Wikimedia Commons

Agen infeksius langka ini ditemukan di membran sel normal, hanya sebagai protein yang salah lipatan dan / atau dengan struktur tiga dimensi yang abnormal. Protein ini bertanggung jawab atas berbagai penyakit degeneratif dan kematian yang sangat tinggi yang mempengaruhi jaringan saraf dan struktur otak.

Mereka juga disebut penyakit prion. Di antara yang paling penting yang mempengaruhi manusia kita memiliki kuru, penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker, sindrom Creutzfeldt-Jakob dan insomnia keluarga yang fatal.

Karakteristik umum

Prion adalah struktur protein yang ada di membran sel. Protein ini memiliki bentuk atau konformasi yang berubah.

Berkenaan dengan penggandaannya, itu dicapai melalui konversi bentuk, seperti dalam kasus penyakit scrapie. Pada penyakit ini, prion merekrut PrP (C) (protein prion dengan konformasi tidak berubah) untuk merangsang konversi ke isoform PrP (Sc).

Ini menghasilkan reaksi berantai yang menyebarkan bahan infeksius dan karenanya memungkinkan irigasi penyakit. Bagaimana proses konversi ini terjadi masih belum diketahui.

Protein yang tidak biasa yang mampu berkembang biak ini tidak memiliki asam nukleat. Buktinya adalah mereka tahan terhadap sinar-X dan radiasi ultraviolet. Agen ini dengan mudah memecah asam nukleat.

Protein prion, yang menyusun prion (PrP), ditemukan di seluruh tubuh, tidak hanya pada manusia tetapi juga pada vertebrata sehat lainnya. Protein ini umumnya resisten terhadap protease (enzim yang mengkatalisasi protein).

Sangat sedikit yang diketahui tentang kegunaan protein prion PrP (C), bentuk normal dari protein non-infeksius dalam tubuh manusia.

Namun, beberapa peneliti telah berhasil menunjukkan bahwa, pada tikus, protein ini mengaktifkan perbaikan mielin dalam sel sistem saraf tepi. Ketiadaan ini juga telah terbukti menyebabkan demielinasi sel saraf tersebut.

Struktur

Pengetahuan yang dimiliki tentang struktur prion terletak terutama dalam penyelidikan yang dilakukan pada bakteri Escherichia coli.

Penelitian telah menunjukkan bahwa polipeptida dalam rantai PrP (C) (normal) dan PrP (Sc) (menular) identik dalam komposisi asam amino, tetapi berbeda dalam konformasi 3D dan lipatannya.

PrP (C)

Prion non-infeksius ini memiliki 209 asam amino pada manusia. Mereka memiliki ikatan disulfida. Strukturnya adalah alfa-heliks, yang berarti memiliki asam amino berbentuk spiral (heliks alfa) dan beberapa untai datar asam amino (lembaran beta).

Protein ini tidak dapat dipisahkan dengan sentrifugasi, yang berarti tidak dapat mengendap. Ini mudah dicerna oleh protease serin spektrum luas yang disebut proteinase K.

PrP (Sc)

Ini adalah protein menular yang mengubah PrP (C) menjadi isoform PrP (Sc) menular dan dengan konfigurasi atau bentuk yang tidak normal.

Sangat sedikit yang diketahui tentang struktur 3D-nya, namun diketahui bahwa ia memiliki beberapa bentuk heliks dan lebih banyak untaian datar atau lembaran beta. Pergeseran ke isoform inilah yang dikenal sebagai peristiwa penting penyakit prion.

fitur

Protein prion seluler terletak di permukaan sel berbagai organ dan jaringan. Sangat sedikit yang diketahui tentang fungsi fisiologis prion dalam tubuh. Meski begitu, percobaan yang dilakukan pada tikus menunjukkan kemungkinan fungsi, seperti:

Dengan reseptor glutamat metabotropik

Telah terbukti bahwa PrP (C) bekerja dengan reseptor glutamat (ionotropik dan metabotropik). PrP (C) berpartisipasi sebagai reseptor untuk oligomer sinaptotoksik dari permukaan sel peptida Aβ.

Dalam perkembangan embrio

Pada tikus dari keluarga Murinae, protein prion PrP (C) ditemukan diekspresikan dalam beberapa hari setelah implantasi, dalam perkembangan embrio.

Hal ini menandakan bahwa mereka berperan selama perkembangan mamalia kecil tersebut. Peran yang menurut peneliti berkaitan dengan regulasi neuritogenesis (produksi akson dan dendrit neuron).

Mereka juga bekerja pada pertumbuhan aksonal. Protein prion ini bahkan terlibat dalam pengembangan sirkuit serebelar. Karena itu, diyakini bahwa tidak adanya prion PrP (C) ini menyebabkan keterlambatan perkembangan motorik hewan pengerat.

Pelindung saraf

Dalam studi tentang ekspresi berlebih PrP (C) dengan orientasi gen, ditemukan bahwa ketiadaan prion ini menyebabkan masalah dengan suplai darah ke beberapa tempat di otak (iskemia serebral akut).

Artinya protein prion berfungsi sebagai pelindung saraf. Selain itu, telah terbukti bahwa ekspresi berlebihan PrP (C) dapat mengurangi atau memperbaiki cedera yang disebabkan oleh iskemia.

Sistem saraf perifer

Baru-baru ini peran fisiologis Prp (C) dalam pemeliharaan mielin perifer ditemukan.

Selama studi laboratorium, ditemukan bahwa dengan tidak adanya protein prion, tikus laboratorium mengalami defisiensi pada saraf yang membawa informasi dari otak dan sumsum tulang belakang, yang disebut neuropati perifer.

Kematian sel

Ada beberapa protein yang mirip dengan prion, dan ini terletak di bagian tubuh lain selain otak.

Fungsi protein tersebut adalah untuk menginisiasi, mengatur dan / atau mengontrol kematian sel, ketika organisme sedang diserang (oleh viron misalnya), sehingga mencegah penyebaran patogen.

Fungsi khas dari protein ini membuat para peneliti berpikir tentang kemungkinan pentingnya prion non-infeksius dalam memerangi patogen.

Ingatan jangka panjang

Sebuah studi yang dilakukan di Stowers Institute di Missouri, AS, menunjukkan bahwa prion PrP dapat berperan dalam menjaga memori jangka panjang.

Studi tersebut mengungkapkan bahwa protein prion tertentu dapat dikontrol untuk bekerja dalam menjaga fungsi fisiologis memori jangka panjang.

Pembaruan sel induk

Penyelidikan terhadap protein prion yang diekspresikan dalam sel induk jaringan darah, mengungkapkan bahwa semua sel induk ini (hematopoietik) mengekspresikan protein prion dalam membran selnya. Jadi diyakini bahwa mereka berpartisipasi dalam proses pembaharuan sel yang kompleks dan sangat penting.

Penyakit yang disebabkan oleh prion

Patologi asal prion diakui sebagai gangguan otak degeneratif progresif. Mereka dapat menyerang sapi, rusa, karibu, domba, dan bahkan manusia.

Penyakit ini disebabkan oleh perubahan struktur protein PrP (C) dan fungsi spesifiknya masih belum pasti hingga saat ini. Patologi prion bisa muncul tanpa penyebab yang diketahui. Mereka dapat memiliki asal genetik yang diwariskan dan juga dapat ditularkan melalui cara menular-menular.

Prion menyebabkan penyakit familial, sporadis, dan menular. Penyakit prion familial adalah penyakit yang diturunkan. Patologi sporadis adalah yang paling umum dan terjadi tanpa penyebab yang diketahui.

Penyakit menular tergolong langka, dapat menular dari orang ke orang, dari hewan ke hewan, dari orang ke hewan dan sebaliknya. Penyebabnya bermacam-macam dan berkisar dari konsumsi daging yang terkontaminasi, kanibalisme, transfusi, hingga penanganan peralatan bedah yang terkontaminasi.

Penyakit prion yang paling umum adalah:

Penyakit Creutzfeldt-Jakob (CJD)

Dianggap sebagai penyakit prion paling umum di antara manusia, ini adalah penyakit kosmopolitan, yang penyebarannya ke seluruh dunia. Ini bisa turun-temurun (familial), sporadis, atau menular.

Pasien datang dengan gejala seperti demensia, tersentak atau gerakan tak sadar yang tiba-tiba, dan defisit pada sistem saraf pusat.

Bergantung pada pengobatan dan bentuk penyakitnya, kematian dapat terjadi antara 4 bulan hingga 2 tahun setelah tertular penyakit. Diagnosis sulit ditegakkan, biasanya dilakukan bedah mayat, pada saat otopsi.

Fotomikrograf cahaya jaringan otak mengungkapkan keberadaan plak amiloid khas yang ditemukan dalam kasus varian penyakit Creutzfeldt-Jakob. Diambil dan diedit dari: Penyedia Konten: CDC / Teresa Hammett Foto Kredit: Sherif Zaki; MD; PhD; Wun-Ju Shieh; MD; PhD; MPH, melalui Wikimedia Commons

Penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker

Ini adalah penyakit yang disebabkan oleh prion dalam proses infeksi otak dominan yang diturunkan atau autosomal. Penyakit ini memanifestasikan dirinya pada orang berusia 40 hingga 60 tahun.

Orang-orang ini memanifestasikan masalah untuk mengartikulasikan kata-kata (disartria), tersentak atau gerakan tiba-tiba tidak disengaja, agresivitas sering terjadi.

Mereka hadir dengan degenerasi serebelar disertai dengan gaya berjalan yang tidak stabil. Hiporefleksia, tuli, kelumpuhan pandangan, demensia, dan gejala lainnya juga dapat diamati. Harapan hidup sekitar 5 tahun atau sedikit lebih lama.

Prionopati dengan sensitivitas variabel terhadap protease

Merupakan penyakit yang sangat langka, hingga kisaran kejadiannya 2 sampai 3 kasus per 100 juta penduduk. Patologinya mirip dengan penyakit Gerstmann-Sträussler-Scheinker.

Manifestasi klinis protein menunjukkan resistansi yang rendah terhadap protease, beberapa lebih dan yang lainnya kurang sensitif terhadap enzim ini.

Gejala yang dialami pasien adalah: gangguan bicara dan kognitif, hilangnya neuron di area di mana otak mengontrol gerakan dan melakukan koordinasi otot.

Penyakit ini sering terjadi pada pasien usia lanjut (70 tahun) dan perkiraan masa hidup setelah terinfeksi adalah sekitar 20 bulan.

Insomnia yang fatal

Ini adalah penyakit keturunan atau keluarga, dapat juga terjadi secara sporadis. Penyakit ini diketahui disebabkan oleh mutasi dominan herediter atau autosomal.

Gejala yang muncul seperti masalah kumulatif tidur dan mempertahankan tidur, demensia, gangguan kognitif, bahkan masalah hipertensi, takikardia, hiperhidrosis, dan lain-lain.

Umur yang dideritanya cukup luas, berkisar antara 23 sampai 73 tahun, namun rata-rata umurnya adalah 40 tahun. Jangka hidup setelah terinfeksi hanya lebih dari 6 tahun.

Kuru

Penyakit prion ini baru terdeteksi di penduduk Papua Nugini. Ini adalah penyakit yang berkaitan dengan kanibalisme dan tradisi budaya ritual berkabung orang mati, di mana orang-orang ini memakan otak atau daging manusia.

Orang yang membawa penyakit ini biasanya memiliki gerakan yang tidak terkendali dan tidak disengaja di berbagai bagian tubuh.

Mereka menunjukkan tremor, kehilangan kendali atas gerakan dan hilangnya koordinasi otot. Harapan hidup pada orang yang terinfeksi adalah dua tahun.

Penyakit pada hewan

Di antara patologi yang dihasilkan oleh prion pada hewan adalah ensefalopati spongiform bovine. Penyakit ini menyebabkan malapetaka di Eropa, kesehatan masyarakat, hewan dan ekonomi negara-negara yang terkena.

Penyakit lain pada hewan termasuk scrapie, ensefalopati mink menular, penyakit wasting kronis (pada rusa), dan feline spongiform encephalopathy.

Penyakit ini, seperti yang terjadi pada manusia, kurang pengobatan yang efektif, sehingga pencegahan sangat penting terutama setelah infeksi pada manusia yang terjadi akibat konsumsi daging dari sapi yang terinfeksi.

Perawatan

Sampai saat ini belum ada obat yang dapat menyembuhkan penyakit prion. Pengobatannya bergejala. Pasien disarankan untuk merencanakan perawatan paliatif dan tes genetik serta konseling untuk anggota keluarga dianjurkan.

Berbagai macam obat telah diujicobakan pada pasien dengan penyakit prion, seperti antivirus, antitumor, obat untuk penyakit seperti Parkinson, pengobatan untuk imunosupresi, antibiotik, antijamur, bahkan antidepresan.

Namun, saat ini tidak ada bukti yang menunjukkan bahwa beberapa di antaranya mengurangi gejala atau meningkatkan kelangsungan hidup pasien.

Pencegahan

Prion tahan terhadap berbagai perubahan fisik dan kimia. Namun, teknik yang berbeda digunakan untuk menghindari kontaminasi pasien dengan instrumen bedah yang terkontaminasi.

Di antara teknik yang paling umum digunakan adalah mensterilkan peralatan dalam autoklaf pada suhu 132 ° C selama satu jam dan kemudian merendam instrumen dalam natrium hidroksida setidaknya selama satu jam lagi.

Di sisi lain, organisasi kesehatan dunia (WHO) telah mengembangkan langkah-langkah pencegahan penyebaran penyakit prion. Organisasi ini menetapkan norma penanganan jaringan terlarang atau berpotensi berisiko seperti: mata, otak, usus, amandel, dan sumsum tulang belakang.

Referensi

1. Prion, Agen Penular. Dipulihkan dari britannica.com.
2. Apa itu Prion? Dipulihkan dari scientificamerican.com.
3. PC Kalikiri, RG Sachan. 2003. Prion - Partikel Penular Proteinaceous. Jurnal, Akademi Kedokteran Klinik India.
4. Prion. Dipulihkan dari en.wikipedia.org
5. KM Pan, M. Baldwin, J. Nguyen, M. Gasset, A. Serban, D. Groth, I. Mehlhorn, Z. Huang, RJ Fletterick, FE Cohen (1993). Konversi heliks alfa menjadi fitur lembaran beta dalam pembentukan protein prion scrapie. Prosiding National Academy of Sciences of the United States of America.
6. M.-A. Wulf, A. Senatore & A. Aguzzic (2017). Fungsi biologis protein prion seluler: pembaruan. Biologi BCM.
7. CC Zhang, AD Steele, S. Lindquist, HF Lodish (2006). Protein prion diekspresikan pada sel induk hematopoietik yang terisi kembali dalam jangka panjang dan penting untuk pembaruan diri mereka. Prosiding National Academy of Sciences of the United States of America.
8. Tinjauan Penyakit Prion (Transmissible Spongiform Encephalopathies) Diperoleh dari msdmanuals.com.
9. E. Arranz-Martínez, G. Trillo-Sánchez-Redondo, A. Ruiz-García, S. Ares-Blanco (2010). Prionpathies: ensefalopati prion. Obat keluarga. SEMERGEN.