Priono baltymas: daugelio formų ir veidų molekulė 2 dalis

5. Prionų baltymai ir išeminiai insultai

Ankstesniame skyriuje pastebėjome, kad išmušti gyvūnai yra labiau pažeidžiami oksidacinio streso. Tyrimai patvirtina mintį, kad PrPC veikia kaip antioksidantas, reguliuodamas glutationo reduktazės aktyvumą [117, 118] ir reguliuodamas superoksido dismutazę (SOD) per jonų surišimą [119–123].

Oksidacinis stresas – tai reiškinys, kai organizmas fiziologinėmis ir patologinėmis sąlygomis gamina per daug laisvųjų radikalų ir kitų aktyvių oksidantų, o tai viršija klirenso pajėgumą, taip sukeldamas žalą ląstelėms ir audiniams. Daugelis tyrimų parodė, kad oksidacinis stresas yra glaudžiai susijęs su daugeliu ligų, tokių kaip Alzheimerio liga, Parkinsono liga, Alzheimerio liga ir kt.

Tačiau naujausi tyrimai parodė, kad vidutinis oksidacinio streso kiekis gali padėti pagerinti atmintį. Kai kurie mokslininkai mano, kad saikingas oksidacinio streso kiekis gali paskatinti neuronus gaminti daugiau antioksidantų, taip pagerindamas jų gebėjimą toleruoti oksidacinį stresą, apsaugoti neuronus nuo klaidingų signalų trikdžių ir taip pagerinti mokymąsi bei atmintį.

Be to, tyrimai parodė, kad saikingas oksidacinio streso kiekis taip pat gali skatinti sinapsių susidarymą ir stiprėjimą, o tai taip pat yra pagrindinis atminties veiksnys. Mokslininkai išsiaiškino, kad kai kurios naudingos oksidacinio streso molekulės gali paskatinti sinapsių susidarymą ir skatinti sinapsių stiprėjimą, taip pagerindamos mokymosi ir atminties funkcijas.

Todėl, norėdami pagerinti atmintį, neturėtume pernelyg atsispirti oksidaciniam stresui. Saikingas oksidacinio streso kiekis yra naudingas žmogaus organizmui, jį galima skatinti ir su juo susidoroti sportuojant bei vartojant maistą, kuriame gausu antioksidantų. Tuo pačiu metu taip pat turime atkreipti dėmesį į oksidacinio streso laipsnio kontrolę ir užtikrinti, kad jis būtų vidutiniame diapazone, kad būtų pasiektas geriausias sveikatos ir atminties gerinimo efektas. Matyti, kad mums reikia pagerinti atmintį, o Cistanche gali žymiai pagerinti atmintį, nes Cistanche yra tradicinė kinų vaistinė medžiaga, turinti daug unikalių poveikių, iš kurių vienas yra pagerinti atmintį. Cistanche poveikį lemia įvairios jame esančios veikliosios medžiagos, įskaitant tanino rūgštį, polisacharidus, flavonoidinius glikozidus ir kt. Šie ingredientai gali įvairiais būdais skatinti smegenų sveikatą.

Spustelėkite žinoti 10 būdų, kaip pagerinti atmintį

Pelės, kurios buvo išmuštos iš PrP, sumažino apsaugą nuo ROS, o prionais užkrėstoms pelėms buvo padidėjęs oksidacinio streso lygis, greičiausiai dėl PrPC funkcijos praradimo [124–126].

Oksidacinio streso sąlygomis PrP mRNR lygis didėja, o tai reiškia, kad oksidacinis stresas padidina PrPC ekspresiją [127]. Išeminis insultas yra būklė, kai smegenų srities kraujotakos praradimas sukelia hipoksiją ir smegenų pažeidimą [128].

Gyvūnų modeliai su PrP-numušimu, kuriems buvo išemija, parodė intensyvų išeminį pažeidimą ir sumažino regeneracijos galimybę, o dėl PrPC sintezės atsirado PrPC per didelė ekspresija ir sumažėjo išeminis pažeidimas [127].

Išeminių insultų tyrimai parodė, kad PrPC per didelė ekspresija gali sumažinti pažeidimo dydį, palyginti su laukinio tipo pelėmis, priskirdama PrPC apsauginį inschemijos pažeidimo vaidmenį [129–135].

Po išeminio įžeidimo PrPC yra susijęs su neuroprotekciniais ir regeneraciniais procesais, sąveikaudamas su įvairiais citozoliniais ir transmembraniniais signalais.

Be kita ko, PrPC buvo siejamas su ekstraląstelinio signalo reguliuojamos kinazės (ERK1/2) [133,136,137] padidinimu, fosfatidilinozitolio{6}}kinazės/baltymų kinazės B/Akt (PI3K/Akt) kelio aktyvavimu [138– 142], N-metilD-aspartato (NMDA) receptorių sukeliamo toksiškumo moduliavimas [143], nuo cAMP priklausomo baltymo kinazės A (PKA) kelio aktyvavimas [144–146] ir sąveika su streso sukeliamu baltymu 1 (STI1) [ 146], visa tai lemia neuronų išgyvenimą, neuritų ataugą ir neuroprotekciją.

PrPC yra Fyn kinazės, kuri priklauso Src tirozino kinazių (SFK) šeimai, receptorius [146]. Aktyvuodamas Fyn kinazę, PrPC tarpininkauja oligomerų sukeltam toksiškumui neurodegeneracinėms ligoms [147–150] ir skatina neuritų augimą fosforilinant neuronų ląstelių adhezijos molekulės (NCAM) GluN2A domeną [151].

Fyn kinazė ir kiti SFK šeimos nariai yra susiję su išeminiu pažeidimu [152–155]. SFK slopinimas visuotiniame išemijos modelyje ir Fyn tarpininkaujamo GluN2A fosforilinimo slopinimas naujagimių HII modelyje padidino neuronų išgyvenamumą [152–155]. 156–158], tuo tarpu per didelė Fyn ekspresija naujagimių HII modelyje padidino smegenų pažeidimą [159].

SFK slopinimas pelių išemijos modelyje taip pat lėmė sumažėjusį išeminį tūrį ir pagerėjusią smegenų funkciją po provokacijos [155].

Kadangi šis poveikis nebuvo pastebėtas Fyn-knockout pelėms, manome, kad ligandai, išskyrus Fyn kinazę, taip pat gali turėti įtakos išemijos pažeidimo atsigavimui [155]. Taip pat buvo įrodyta, kad PrPC fragmentai yra susiję su išeminiu insultu.

Įrodyta, kad fragmentai N1 ir N2 apsaugo nuo ląstelių streso [160–162] ir moduliuoja nervinių kamieninių ląstelių ramybę suaugusiųjų neurogenezės metu po insulto [163], o PrPC fragmentaiC1 ir C2 dalyvavo reguliuojant nuo p53- priklausomą apoptozę ir ląstelių išgyvenimas [164]. Nustatyta, kad C1 fragmentas yra praturtintas mažais EV (EV), kur jis veikė panašiai kaip viruso paviršiaus baltymus [165,166].

Dėl šios priežasties jis gali turėti įtakos tarpląsteliniam informacijos mainams tarp SEV ir jų tikslinių ląstelių, taip pat prisidėti prie jų įsisavinimo [63]. Brenna ir kt. ištyrė panašumus tarp smegenų gautų sEV iš PrP-knockout pelių ir laukinio tipo pelių po insulto [128].

Jie parodė, kad sEV neturintis PrP buvo įsisavinamas žymiai greičiau ir buvo efektyvesnis, ir buvo lengviau surūšiuotas į lizosomas nei sEV, kuriuose yra PrP ir fragmento C1 [128].

Taip pat nustatyta, kad FragmentN1 dalyvauja reguliuojant mikroglijos ir kitų smegenų ląstelių sąveiką. Neseniai atliktas mišrios neuronų linijos ir mikroglijų auginimo sistemos tyrimas in vitro parodė, kad fragmentas N1 paskatino ląstelių morfologijos ir metabolizmo pokyčius ir sukėlė Cxcl10 sekreciją [167].

Be to, buvo įrodyta, kad fragmentas N1 gali paveikti mikroglijas ir pakeisti membranos sudėtį į didesnį GM1 kiekį sąveikos su aplinkinėmis ląstelėmis vietose bendroje kultūroje, tačiau tik esant tiesioginiam ląstelių kontaktui [167].

Taip pat buvo pasiūlyta, kad fragmentas N1 apsaugotų neuronus nuo staurosporino sukeltos kaspazės -3 aktyvacijos išeminiame žiurkės tinklainės modelyje [60]. Šiuos rezultatus patvirtina in vitro tyrimai, kuriuose PrPC ekspresija apsaugojo nuo staurosporino arba anizomicino sukeltos apoptozės [144, 146]. Fragmentas N1 taip pat susijęs su neurodegeneracinių ligų neuroprotekcija, kuri išsamiau aptariama kitame skyriuje.

Esant pritvirtintam PrPC, rekombinantinis PrP (recPrP) gali sukelti ERK1/2 ir Akt signalizaciją mezenchiminėse kamieninėse ląstelėse, kurios gali palaikyti neuronų diferenciaciją [168], skatinti neuritų ataugą ir palengvinti aksoninio augimo kūgio valdymą [169].

Neseniai buvo pranešta, kad recPrP skatina neuritų augimą ir Schwann ląstelių migraciją per ERK1 / 2 kelią [170].

Aktyvinimas apėmė NMDA receptorius, su mažo tankio lipoproteinų receptoriais susijusius baltymus-1 (LRP1), SFK ir Trk receptorius; atrodė, kad tai vyko nepriklausomai nuo pritvirtinto PrPC [170].

Šiame mechanizme SFK vaidino kritinį vaidmenį recPrP inicijuotoje ląstelių signalizacijoje, aktyvuodami Trk receptorius, kurie yra prieš ERK1/2 [170, 171]. Nors recPrP trūksta glikozilinimo, jis gali būti laikomas tinkamu išmesto PrP analogu.

Prionų baltymai ir prionų baltymų fragmentai yra susiję su tarpląsteliniu ryšiu ir signalizavimu, oksidaciniu stresu ir neuroprotekcija ir yra patrauklus šių mechanizmų gydymo ir reguliavimo tikslas. Nepaisant to, reikėtų atlikti tolesnius tyrimus, kad būtų patvirtintas šių molekulių poveikis minėtuose mechanizmuose.

6. Prionų baltymai ir neurodegeneracija

Neurodegeneracija yra laipsniškas neuronų struktūros ar funkcijos praradimas, kuris galiausiai gali būti susijęs su ląstelių mirtimi. Molekuliniu lygmeniu neurodegeneracija yra susijusi su netinkamai sulankstytų baltymų kaupimu.

Baltymų agregatų kaupimasis sukelia mitochondrijų disfunkciją, sukelia oksidacinį stresą ir galiausiai sukelia lėtinį uždegimą. Neurodegeneracija atsiranda sergant tokiomis ligomis kaip prionų liga, PD ir AD dėl atitinkamai PrPSc [26 172 173], -syn [174–177] ir A izoformų [178 179] ir tau baltymo [180–183] agregacijos.

Nustatyta, kad priono baltymas arba prionų baltymų fragmentai sąveikauja su agreguojančiais agentais sergant įvairiomis neurodegeneracinėmis ligomis, tačiau jų vaidmuo priklauso nuo tiriamų sąlygų [24,81,184,185].

Buvo pranešta, kad PrPC jungiasi su daugybe lakštų turinčių oligomerų, susijusių su neurodegeneracinėmis ligomis [148–150].

PrPC veikia metabotropinį glutamato receptorių5 (mGluR5) ir tarpininkauja oligomerų sukeltam toksiškumui per Fyn kinazę [175, 186–188].

Aktyvuota Fyn kinazė gali fosforilinti NMDAreceptorių GluN2A ir GluN2B subvienetus, kurie vėliau hiperaktyvinami ir sukelia kalcio antplūdį bei ląstelių mirtį [20,189].

Taip pat buvo įrodyta, kad PrPC gali suaktyvinti Fyn kinazės sukeltą A oligomero toksiškumą sąveikaudamas su LRP1 [190]. Neseniai atliktas šios srities tyrimas parodė, kad, be LRP1, šis procesas apima aktyvuotą 2-makroglobuliną ir audinių tipo plazminogeno aktyvatorių [191].

Tyrimai rodo, kad jungimasis tarp tirpių baltymų agregatų ir PrPC sukelia neurotoksiškumą ir slopina ilgalaikį potenciją (LTP) [30,192]. Taip pat buvo paskelbti priešingi tyrimai, kuriuose nenustatyta reikšmingo PrPC lygio poveikio A sukeltam LTP PrP-knockout pelėms [193], ląstelių abliacijai ar PrP ekspresijai [194].

Šių neatitikimų priežastys neaiškios, bet gali atsirasti dėl skirtingų modelių sistemų ir toksiškų ar netoksiškų rūšių naudojimo [195]. Oligomerai jungiasi prie PrPC dviejose surišimo vietose, esančiose lanksčioje PrPC N-galinėje dalyje, tarp aminorūgščių liekanų 23– 27 ir 92–110 [192,195,196]. Pranešama, kad, be A oligomerų, PrPC yra -syn oligomerų ir tau agregatų receptorius.

Panašiai kaip A oligomerai, pritvirtintas PrPC suriša mažus tirpius agregatus arba trumpesnes -syn oligomerų arba tau agregatų fibriles lanksčioje N-galinėje dalyje [30,175,185,197–199]. Taip pat įrodyta, kad PrPC pasisavina rekombinantines -syn fibriles.

Modelinė sistema, kurioje nebuvo PrPC, parodė mažesnį -syn ir -syn fibrilių įsisavinimą, palyginti su kontrolinėmis grupėmis [177, 185, 197], todėl sumažėjo -syn agregacija, astroglijos aktyvacija ir dopaminerginių neuronų praradimas PrP-knockout pelių smegenyse [185].

Be to, PrP-knockoutpelės neparodė -sin sukelto LTP pažeidimo, o gydymas anti-PrPantikūnu apsaugojo nuo -sin sukeltų LTP defektų PD modelyje [175]. Nors minėti tyrimai palaiko PrPC ir -sin oligomerų sąveiką, La Vitola ir kt. parodė, kad PrPC nebuvo privalomas tarpininkaujant -sin oligomero žalingam poveikiui in vitro arba in vivo [33].

Nors neatitikimo tyrime paaiškinti nepavyko, jis taip pat galėjo atsirasti dėl kitokio tirpių užpildų paruošimo protokolo arba skirtingų modelių sistemų naudojimo.

Taip pat buvo įrodyta, kad pritvirtintas PrPC suriša tau agregatus ir, atrodo, palengvina jų įsisavinimą [30 198 200]. Nustatyta, kad PrPC nebuvimas arba išankstinis apdorojimas antiPrP blokuojančiais antikūnais sumažina rekombinantinių tau agregatų įsisavinimą ir panaikina tau agregatų sukeltą toksiškumą [30 198 200].

Neurodegeneracinių ligų rekombinantinio PrP fragmento N1 tyrimai parodė, kad šios molekulės gali surišti toksiškus A oligomerus regionuose tarp 23–31 ir 95–105 aminorūgščių liekanų.

Fragmentas N1 neutralizuoja toksiškus A oligomerus, užgrobdamas juos tarpląstelinėje erdvėje ir sumažina oligomerų sukeltą toksiškumą [61, 195, 201–204]. Apsauginis fragmento N1 poveikis taip pat buvo pastebėtas in vivo pelėms, paveiktoms ūmaus A sukelto toksiškumo [203]. Belandas ir bendradarbiai pastebėjo, kad AD pacientų smegenyse padidėja PrPC skilimas [205].

Kadangi N1 fragmentas gausiai jungiasi su A oligomerais, gali būti nurodyta, kad skilimas apsaugo nuo ligų [205], o N1 gamybos slopinimas skatina AD progresavimą [42].

PrP išsiskyrimas sumažina ląstelėse pritvirtinto PrPC lygį [78]. Dėl to sumažėja prionų replikacijos substrato ir toksikoligomerų receptorių lygis [85,206].

Manoma, kad, kaip ir fragmentas N1, išsiskyręs PrP taip pat apsaugo nuo prionų ligų ir kitų neurodegeneracinių ligų [40, 79, 81]. Kaip minėta ankstesniame skyriuje, recPrP yra panašus į shed PrP.

Nors jame trūksta glikanų, šis receptas gali būti naudojamas kaip modelis numatant išsiliejusio PrP vaidmenį sergant ligomis. Nustatyta, kad RecPrP padidina sinapsių vystymąsi ir neuritų ataugą, kai yra pritvirtintas PrPC [170, 207].

Panašiai kaip fragmentas N1, recPrP taip pat slopino A oligomero susidarymą ir neutralizavo A oligomero toksiškumą AD modelyje [203]. In vitro tyrimai, naudojant recPrP ir jo darinius, parodė, kad tiek N-galinis, tiek C-galinis PrP domenas yra būtini veiksmingai A fibrilės pailgėjimui slopinti [202, 208] ir palaiko apsauginį išsiskyrusio PrP vaidmenį slopinant A fibrilių susidarymą.

Taip pat buvo įrodyta, kad RecPrP jungia tau agregatus ir sinoligomerus ir gali neutralizuoti jų toksiškumą [30]. Nors PrPC išsiskyrimas veikia apsaugiškai, sustiprintas PrPC išsiskyrimas gali sukelti neigiamą biologinį aktyvumą, pvz., uždegimą CNS [83, 209]. Jarosz-Griffiths ir kt. [82] neseniai pranešė apie apsauginį PrPshedding vaidmenį.

Autoriai pranešė, kad siRNR sukeltas ADAM10 numušimas sumažino PrPC išsiskyrimą ir padidino A oligomero jungimąsi, o acitretinas skatino PrPC išsiskyrimą ir sumažino A oligomero surišimą neuroblastomos ląstelėse ir žmogaus sukeltose pluripotentinėse kamieninėse ląstelėse [82].

Neseniai paskelbtame Linsenmeier ir kt. darbe mokslininkai įvertino išmestų PrP abejingų modelių vaidmenį [81]. Naudojant polikloninį antikūną sPrPG228, kuris specifiškai atpažino pelių PrP, besibaigiantį G228 [210], jie parodė, kad prionais sergančiose pelėse PrPkolokalizuotas su PrPSc amiloidinėse plokštelėse. Panašiai kaip ir prionų ligos modelyje, išsiliejusios PrP taip pat buvo paskirstytos į A nuosėdas 5xFAD pelių smegenyse, kur buvo rasta surišta su A oligomerais ir matoma daugelio amiloidinių plokštelių centre.

Turėdami iki šiol žinių šioje srityje, autoriai pasiūlė, kad fiziologiškai išsiskyręs PrP gali apsaugoti nuo prioninių ligų ir AD, blokuodamas toksiškus oligomerus ir (arba) nusodindamas juos į toksiškas nuosėdas [81, 211].

RecPrP ir N1 taip pat gali slopinti A oligomerizaciją, neutralizuoti jau egzistuojančių A oligomerų citotoksiškumą, neleisti oligomerams prisijungti prie ląstelės paviršiaus PrPC ir išgelbėti nuo A sukelto LTP pažeidimo [212].

Kadangi recPrP ir N1 turi siūlomų baltymų oligomerų surišimo vietų, buvo pranešta, kad abi molekulės taip pat jungiasi su -sin oligomerais ir tarpininkauja -syn oligomerų ir su AD susijusių amiloido oligomerų grupavimui [199].

PrPC yra praturtintas tarpląstelinėmis pūslelėmis (EV) [128 213 214]. Mažai žinoma apie fiziologines PrPC funkcijas EV. Keletas tyrimų parodė, kad PrPC inEV apsaugo ląsteles nuo A toksiškumo [214–217].

Toksiškų A oligomerų neutralizavimo EV mechanizmas nežinomas; nepaisant to, daroma prielaida, kad tai panašu į recPrP arba N{0}}tarpininkaujantį procesą.

Buvo pasiūlyta, kad egzosominis PrPC sugauna A oligomerus N-galinėje PrP srityje (aminorūgščių liekanos 23–31 ir 95–105) [203], neutralizuoja oligomerus, skatina A fibrilių susidarymą ir padidina agregatų internalizaciją bei skaidymą. mikroglia [214–217].

Kadangi buvo įrodyta, kad recPrP ir pritvirtintas PrPC jungiasi su tau ir -syn oligomerais [30], tikimasi, kad egzosominiai PrP veiks tokiu pačiu būdu. Surišdami laisvus toksiškus tau arba -syn oligomerus tarpląstelinėje erdvėje, egzosominiai PrP neleidžia toksiškam oligomerui prisijungti prie pritvirtinto PrPC ir slopina toksinį signalizavimą sergančių pacientų CNS.

Su PrPSc susijusios egzosomos yra infekcinės ir kelia pavojų plisti prionų ligai [218–222]. Nors dar nėra tiesioginio tyrimo, egzosominis PrPC taip pat gali sukelti CNS uždegimą. Reikia atlikti daugiau darbo, kad būtų ištirta kita biologinė veikla, kurią gali turėti egzosominis PrPC.

For more information:1950477648nn@gmail.com