Prionski protein

Konvertovanje normalnog u patološki prionski protein

Prionski protein predstavlja proizvod prionskog gena (PRNP). Razlikuju se dva tipa ovog proteina koje kodira isti gen:

• ćelijski prionski protein, skr. PrP^C (engl. prion protein of the cell) koji predstavlja normalan, prirodan oblik ovog proteina prisutan u brojnim ćelijama, vezan za spoljašnju stranu njihove membrane
• patološki prionski protein, PrP^SC (engl. prion protein scrapie), koji uzrokuje prionske bolesti i pretpostavlja se da nastaje transformacijom ćelijskog prionskog proteina.

Pretvaranje PrP^C u PrP^SC je jedan oblik lančane reakcije koja se dešava kada u organizam dospe infektivni prion koji svog suseda pretvori u sopstveni, patološki oblik, a onda obojica ponaosob preobrate još po jednog i tako dalje se ekponencijalno širi.

Ćelijski prionski protein

Ćelijski prionski protein, skr. PrP^C (engl. prion protein of the cell) je prirodan sastojak ćelijske membrane brojnih ćelija, između ostalih i nervnih. Normalna funkcija prionskih proteina nije utvrđena. Smatra se da bi mogli imati ulogu u prenosu nervnih impulsa u CNS-u.

Odmah po sintezi sastoji se od 253 aminokiseline od kojih se neke u procesu sazrevanja (maturacije) otklanjaju:

• na N kraju 22 aminokiseline
• C kraju 23 aminokiseline

Zreli protein sadrži 208 aminokiselina i po strukturi je glikoprotein. Za C kraj se, posle otklanjanja aminokiselina, vezuje GPI - kotva kojom se ovaj protein zakačinje (usidri) za spoljašnji deo ćelijske membrane.

Određeni regioni, obeleženi kao H1, H2, H3 i H4 imaju spiralnu strukturu, pri čemu se u oblasti H1 regiona nalazi najkonzervativniji niz aminokiselina koji je siti za sve do sada pručene životinjske vrste i čoveka. Taj niz se sastoji od 8 aminokiselina od kojih su 6 molekula alanin (Ala) i 2 glicina (Gly) (odnosu ALa:Gly= 3:1), sa redosledom:

Ala - Gly - Ala - Ala - Ala - Ala - Gly - Ala (odeđuju ih kodoni od 113 do 120 u PRP genu)

Biosinteza PrP^C

Ćelijski prionski protein se sintetiše u velikom broju ćelija kroz nekoliko etapa:

• počinje na slobodnim ribozomima u citoplazmi ćelije
• nastavlja se u granularnom endoplazminom retikulumu, odnosno, njegovim ribozomima; tada se sintetiše veliki protein izgrađen od 253 aminokiseline
• transportuje se do Goldžijevog kompleksa gde se odvijaju posttranslatorne promene koje obuhvataju otklanjanje aminokiselina sa N i C kraja; posle tih promena protein ima 208 aminokiselina
• sazrevanje (maturacija) PrP^C vrši se obradom njegovih krajeva: na N kraju se uklanja signalni peptid, a na C kraju se uklanja hidrofobni peptid i dodaje GPI (glikozilfosfatidilinozitolska) kotva kojom se pričvršćuje za spoljašnju stranu ćelijske membrane.

PrP^C sa više α-zavojnica (ljubičasto) i PrP^SC, sa više β-ploča (zeleno)

Patološki prionski protein

Obeležava se kao PrP^SC (engl. prion protein scrapie) i ima primarnu strukturu istu kao PrP^C. Razlike između normalnog i patološlog prionskog proteina ogledaju se u:

• sekundarnoj strukturi: PrP^C ima više strukturu α-zavojnice, nego β-ploče, dok je kod patološkog oblika situacija obrnuta tako da su β-ploče prisutne u 51%, a α-zavojnice samo u 21%
• fizičko-hemijskim osobinama, čiji je pregled dat u tabeli:

osobina	PrPC	PrPSC
otpornost prema proteazi K	neotporan	otporan
rastvorljivost u deterdžentima	rastvorljiv	nerastvorljiv
mesto u ćeliji	na površini	u unutrašnjosti
sposobnost agregacije	nema	ima
vezanost za GPI-kotvu	da	ne
neurotoksičnost	ne	izrazita

Konvertovanje PrP^C u PrP^SC

Stvaranje patološkog priona

Patološki prion nastaje konverzijom PrP^C u PrP^SC je jedan oblik lančane reakcije koja se dešava stupnjevito:

• infektivni prion (PrP^SC) se vezuje za ćelijski prion (PrP^C) i stvara heterodimer (sadrži po jedan molekul PrP^C i PrP^SC)
• heterodimer se pretvara u homodimer (2 molekula PrP^SC) , tako što prion preobrati svog suseda iz heterodimera u sopstveni oblik
• eksponencijalan rast broja molekula patološkog prionskog proteina, tako što svaki naredni preobraća po jedan molekul normalnog

Literatura

• Diklić Vera: Prionska oboljenja CNS, Beograd
• Džouns S, van Lun B (2002): Genetika za početnike, Hinaki, Beograd
• Krstić, Lj. (2003): Čovek i mikrobi, Izdavačka kuća Draganić, Beograd
• Pavlović D: Prionske bolesti, Beograd
• Šerban Nada (2001): Ćelija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd
• Radulović, Š. (1998):Mikrobiologija sa epidemiologijom, ZUNS, Beograd
• Ridli M (2001): Genom, Plato, Beograd

Snežana Trifunović, dipl. biolog