Məlumat

6.4: Viroidlər, Virusoidlər və Prionlar - Biologiya

6.4: Viroidlər, Virusoidlər və Prionlar - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

inkişaf etdirmək üçün bacarıqlar

  • Viroidləri və onların unikal xüsusiyyətlərini təsvir edin
  • Virusoidləri və onların unikal xüsusiyyətlərini təsvir edin
  • Prionları və onların unikal xüsusiyyətlərini təsvir edin

Əvvəllər araşdırılmamış xəstəliklərin törədicilərini aşkar etmək üçün aparılan tədqiqat cəhdləri viruslardan tamamilə fərqli olan cansız xəstəlik törədicilərinin aşkar edilməsinə səbəb olmuşdur. Bunlara yalnız RNT-dən və ya yalnız zülaldan ibarət hissəciklər daxildir ki, bunlara baxmayaraq, ev sahibi hesabına öz-özünə çoxalmağa qadirdirlər - viruslara əsas oxşarlıq onların xəstəlik şəraitinə səbəb olmasına imkan verir. Bu günə qədər bu kəşflərə viroidlər, virusoidlər və zülallı prionlar daxildir.

Viroidlər

1971-ci ildə Kənd Təsərrüfatı Tədqiqat Xidmətində çalışan patoloq Teodor Diener, "virusa bənzər" mənasını verən viroid adlandırdığı hüceyrəsiz hissəcik kəşf etdi. Viroidlər yalnız özünü çoxalda bilən qısa dairəvi RNT zəncirindən ibarətdir. Kəşf edilmiş ilk viroidin kartof bitkilərində daha yavaş cücərmə və müxtəlif deformasiyalara səbəb olan kartof kök yumruları xəstəliyinə səbəb olduğu aşkar edilmişdir (bax Şəkil (PageIndex{1})). Viruslar kimi, kartof mil yumru viroidləri (PSTV) RNT genomunu təkrarlamaq üçün ev sahibi mexanizmlərə nəzarət edir. Viruslardan fərqli olaraq, viroidlərin genetik məlumatlarını qorumaq üçün zülal örtüyü yoxdur.

Şəkil (PageIndex{1}): Bu kartoflar, adətən sağlam kartofları kəsmək üçün yoluxmuş bıçaqlardan istifadə edildikdə yayılan və sonra əkilən kartof mil yumru viroidi (PSTV) ilə yoluxmuşdur. (Kredit: Pamela Roberts, Florida Universiteti Qida və Kənd Təsərrüfatı Elmləri İnstitutu, USDA ARS)

Viroidlər tarlalarda və bağlarda yetişdirilən kommersiya əhəmiyyətli kənd təsərrüfatı ərzaq məhsullarının dağıdıcı itkiləri ilə nəticələnə bilər. PSTV kəşf edildikdən sonra bitkilərdə xəstəliklərə səbəb olan digər viroidlər aşkar edilmişdir. Tomato planta macho viroid (TPMVd) pomidor bitkilərini yoluxdurur ki, bu da xlorofilin itirilməsinə, eybəcərləşmiş və kövrək yarpaqlara və çox kiçik pomidorlara səbəb olur və nəticədə bu tarla məhsulunda məhsuldarlıq itirilir. Avokado günəş ləkəsi viroidi (ASBVd) məhsuldarlığın azalmasına və keyfiyyətsiz meyvələrə səbəb olur. ASBVd indiyədək aşkar edilmiş və bitkiləri yoluxduran ən kiçik viroiddir. Şaftalı latent mozaika viroidi (PLMVd) çiçək qönçələrinin və budaqlarının nekrozuna və yetişmiş meyvənin yaralanmasına səbəb ola bilər ki, bu da meyvədə göbələk və bakteriya artımına səbəb olur. PLMVd həmçinin gavalı, nektarin, ərik və albalıda oxşar patoloji dəyişikliklərə səbəb ola bilər ki, bu da bu bağlarda məhsuldarlığın azalmasına səbəb olur. Viroidlər, ümumiyyətlə, məhsulun saxlanması və ya yığımı, vegetativ çoxalma və ola bilsin ki, toxum və həşəratlar vasitəsilə mexaniki olaraq səpələnə bilər ki, bu da qidanın mövcudluğunun ciddi şəkildə azalmasına və dağıdıcı iqtisadi nəticələrə səbəb olur.

Məşq (PageIndex{1})

Viroidin genomu nədən ibarətdir?

Virusoidlər

Ticarət baxımından əhəmiyyətli kənd təsərrüfatı bitkilərinə yoluxa bilən patogen RNT-nin ikinci növü virusoiddirsÖzünü çoxalmayan ssRNA kimi ən yaxşı təsvir edilən subviral hissəciklərdir. Virusoidlərin RNT replikasiyası viroidlərinkinə bənzəyir, lakin viroidlərdən fərqli olaraq, virusoidlər hüceyrənin xüsusi “köməkçi” virusla da yoluxmasını tələb edir. Hal-hazırda yalnız beş təsvir edilmiş virusoid növü və onlarla əlaqəli köməkçi viruslar var. Köməkçi viruslar hamısı Sobemoviruslar ailəsindəndir. Köməkçi virusa misal olaraq, viral kapsidin içərisində paketlənmiş əlaqəli virusoid olan yeraltı yonca ləkəsi virusudur. Köməkçi virus ana hüceyrəyə daxil olduqdan sonra virusoidlər sərbəst buraxılır və ribozim aktivliyinə malik olan bitki hüceyrəsi sitoplazmasında sərbəst tapıla bilər. Köməkçi virus virusoidin fəaliyyətindən asılı olmayaraq tipik virus replikasiyasına məruz qalır. Virusoid genomları kiçikdir, cəmi 220-388 nukleotid uzunluğundadır. Virusoid genomu heç bir zülal kodlamır, əksinə, yalnız virusoid RNT-nin təkrarlanmasına xidmət edir.

Virusoidlər heyvanlarda rast gəlinən oxşar patogen RNT olan peyk RNT adlanan daha böyük infeksion agentlər qrupuna aiddir. Bitki virusoidlərindən fərqli olaraq, peyk RNT-ləri zülalları kodlaya bilər; lakin, bitki virusoidləri kimi, peyk RNT-lər də replikasiya etmək üçün köməkçi virusla birləşməlidir. İnsanları yoluxduran və bəzi elm adamları tərəfindən virusoid kimi təsvir edilən bir peyk RNT, bəzi məlumatlara görə, hepatit delta virusoidi də adlandırılan hepatit delta virusudur (HDV). Bitki virusoidindən xeyli böyük olan HDV 1700 nukleotiddən ibarət dairəvi, ssRNA genomuna malikdir və HDV ilə əlaqəli zülalların biosintezini idarə edə bilir. HDV köməkçi virusu hepatit B virusudur (HBV). HBV və HDV ilə birgə infeksiya yoluxma zamanı qaraciyərdə daha ağır patoloji dəyişikliklərlə nəticələnir, HDV ilk dəfə məhz belə aşkar edilmişdir.

Məşq (PageIndex{2})

Viroid və virusoid arasındakı əsas fərq nədir?

Prionlar

Bir vaxtlar alimlər hesab edirdilər ki, hər hansı bir yoluxucu hissəcikdə DNT və ya RNT olmalıdır. Sonra, 1982-ci ildə skrapi (qoyunlarda ölümcül, degenerativ xəstəlik) öyrənən tibb həkimi Stanley Prusiner xəstəliyin zülallı yoluxucu hissəciklər və ya prionlardan qaynaqlandığını aşkar etdi. Zülallar hüceyrəsiz olduğundan və tərkibində DNT və ya RNT olmadığı üçün Prusinerin tapıntıları əvvəlcə müqavimət və şübhə ilə qarşılandı; lakin, onun tədqiqatı nəticədə təsdiqləndi və 1997-ci ildə Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel Mükafatını aldı.

Şəkil (PageIndex{2}): Endogen normal prion zülalı (PrPc) zülalın bu variant forması ilə qarşılaşdıqda xəstəlik törədən formaya (PrPsc) çevrilir. PrPsc beyin toxumasında kortəbii olaraq yarana bilər, xüsusən də zülalın mutant forması varsa və ya qidada istehlak edilən səhv qatlanmış prionlardan yarana bilər və nəticədə beyin toxumasına daxil olur. (kredit b: USDA tərəfindən işin dəyişdirilməsi)

Prion hüceyrədə olan normal zülalın (PrPc) səhv qatlanmış saxta formasıdır. Genetik mutasiya nəticəsində yarana bilən və ya kortəbii baş verə bilən bu saxta prion zülalı (PrPsc) yoluxucu ola bilər, digər endogen normal zülalların səhv qatlanmasını stimullaşdırır və lövhələr əmələ gətirir (bax Şəkil (PageIndex{2})). Bu gün prionların insanlarda və heyvanlarda ötürülən süngərvari ensefalopatiyanın (TSE) müxtəlif formalarına səbəb olduğu məlumdur. TSE beyin və sinir sistemini təsir edən nadir bir degenerativ xəstəlikdir. Yaramaz zülalların yığılması beyin toxumasının süngərə bənzəməsinə səbəb olur, beyin hüceyrələrini öldürür və toxumada dəliklər əmələ gətirir, bu da beyin zədələnməsinə, hərəkət koordinasiyasının itirilməsinə və demensiyaya səbəb olur (bax Şəkil (PageIndex{3})) . İnfeksiyaya yoluxmuş insanlar zehni cəhətdən zəifləyir və hərəkət edə və danışa bilmirlər. Müalicəsi yoxdur və xəstəlik sürətlə irəliləyir və nəticədə bir neçə ay və ya il ərzində ölümlə nəticələnir.

Şəkil (PageIndex{3}): Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi (CJD) sinir toxumasının degenerasiyasına səbəb olan ölümcül bir xəstəlikdir. (a) Bu beyin skanları normal beyni CJD ilə müqayisə edir. (b) Normal beyinlə müqayisədə, CJD xəstəsinin beyin toxuması prion zülalının anormal əmələ gəlməsi nəticəsində yaranan süngərə bənzər lezyonlarla doludur. (a krediti (sağda): Dr. Laughlin Dawes tərəfindən işin dəyişdirilməsi; kredit b (yuxarıda): Suzanne Wakim tərəfindən işin dəyişdirilməsi; kredit b (aşağıda): Xəstəliklərə Nəzarət və Qarşısının Alınması Mərkəzləri tərəfindən işin dəyişdirilməsi)

İnsanlarda TSE-lərə quru, ölümcül ailə yuxusuzluğu, Gerstmann-Straussler-Scheinker xəstəliyi və Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi daxildir (bax Şəkil (PageIndex{3})). Heyvanlardakı TSE-lərə dəli dana xəstəliyi, scrapie (qoyun və keçilərdə) və xroniki arıqlama xəstəliyi (sığın və marallarda) daxildir. TSE heyvanlar arasında və heyvanlardan insanlara yoluxmuş ət və ya heyvan yemi ilə ötürülə bilər. İnsanlar arasında ötürülmə irsiyyət yolu ilə (çox vaxt GSS və CJD-də olduğu kimi) və ya qanköçürmə və ya orqan transplantasiyası zamanı baş verə biləcək çirklənmiş toxuma ilə təmasda baş verə bilər. Yoluxmuş şəxslə təsadüfi təmas zamanı ötürülməsinə dair heç bir dəlil yoxdur. Cədvəl (PageIndex{1}) insanlara və onların ötürülmə üsullarına təsir edən TSE-ləri sadalayır.

Cədvəl (PageIndex{1}): İnsanlarda Transmissiv Spongiform Ensefalopatiyalar (TSE).
XəstəlikTransmissiya mexanizm(lər).1
Sporadik CJD (sCJD)Bilinməyən; ola bilsin ki, normal əvvəlki zülalın (PrP) somatik mutasiya nəticəsində yaramaz formaya çevrilməsi ilə
Variant CJD (vCJD)Çirklənmiş mal-qara məhsullarının yeyilməsi və ikincil qan vasitəsilə ötürülməsi
Ailəvi CJD (fCJD)Germline PrP genində mutasiya
Yatrogenik CJD (iCJD)Çirklənmiş neyrocərrahi alətlər, buynuz qişanın transplantasiyası, gonadotrop hormonu və ikincisi, qanköçürmə yolu ilə
KuruRitualist adamyeyənlik yolu ilə yoluxmuş əti yemək
Gerstmann-Straussler-Scheinker xəstəliyi (GSS)Germline PrP genində mutasiya
Ölümcül ailə yuxusuzluğu (FFI)Germline PrP genində mutasiya

Prionları məhv etmək olduqca çətindir, çünki onlar istilik, kimyəvi maddələr və radiasiyaya davamlıdırlar. Hətta standart sterilizasiya prosedurları belə bu hissəciklərin məhv edilməsini təmin etmir. Hal-hazırda, TSE xəstəliyinin müalicəsi və ya müalicəsi yoxdur və yoluxmanın qarşısını almaq üçün çirklənmiş ətlər və ya yoluxmuş heyvanlar federal qaydalara uyğun işlənməlidir.

Məşq (PageIndex{3})

Prionun genomu varmı?

Heyvanlarla və prionla çirklənmiş materiallarla işləmək haqqında daha ətraflı məlumat üçün CDC və ÜST veb-saytlarında dərc edilmiş təlimatlara müraciət edin.

  • kimi digər hüceyrəsiz agentlər viroidlər, virusoidlər, və prionlar xəstəliklərə də səbəb olur. Virusoidlər infeksiya yaratmaq üçün digər köməkçi viruslara ehtiyac duyan ssRNA-lardır. Prionlar səbəb olan zülallı yoluxucu hissəciklərdir ötürülən süngər ensefalopatiyaları.
  • Prionlar kimyəvi maddələrə, istiliyə və radiasiyaya son dərəcə davamlıdır.
  • Prion infeksiyası üçün heç bir müalicə yoxdur.

Töhfəçi

  • Nina Parker, (Shenandoah Universiteti), Mark Schneegurt (Wichita Dövlət Universiteti), Anh-Hue Thi Tu (Georgia Southwestern State University), Philip Lister (Mərkəzi Nyu Meksiko İcma Kolleci) və Brian M. Forster (Sent Joseph Universiteti) töhfə verən müəlliflər. Openstax vasitəsilə orijinal məzmun (CC BY 4.0; https://openstax.org/books/microbiology/pages/1-introduction saytında pulsuz giriş)


108 Digər Hüceyrəsiz Varlıqlar: Prionlar və Viroidlər

Bu bölmənin sonunda siz aşağıdakıları edə biləcəksiniz:

  • Prionları və onların əsas xüsusiyyətlərini təsvir edin
  • Viroidləri və onların infeksiya hədəflərini müəyyənləşdirin

Prionlar və viroidlər viruslardan daha sadə quruluşa malik olan patogenlərdir (xəstəlik törətmək qabiliyyətinə malik olan agentlər), lakin prionlar halında hələ də ölümcül xəstəliklər yarada bilirlər.

Prionlar

Prionlar, zülallı olduqları üçün adlanan, heç bir nuklein turşusu olmayan (nə DNT, nə də RNT) viruslardan daha kiçik olan yoluxucu hissəciklərdir. Tarixən, nuklein turşularından istifadə etməyən bir yoluxucu agent ideyası qeyri-mümkün hesab olunurdu, lakin Nobel mükafatlı bioloq Stenli Prusinerin qabaqcıl işi bioloqların əksəriyyətini belə agentlərin həqiqətən mövcud olduğuna inandırdı.

İnsanlarda kuru və iribuynuzlu mal-qara (ümumiyyətlə “dəli dana xəstəliyi” kimi tanınır) kimi ölümcül neyrodegenerativ xəstəliklərin prionlar tərəfindən ötürüldüyü göstərilmişdir. Xəstəlik eyni növün nümayəndələri arasında ət, sinir toxuması və ya daxili orqanların istehlakı ilə yayıldı. Papua Yeni Qvineyada insanlara məxsus olan Kuru, ritualist cannibalizm yolu ilə insandan insana yayılıb. Əvvəlcə Birləşmiş Krallıqda aşkar edilmiş BSE, digər mal-qara üçün yemə mal-qaranın sinir toxumasının daxil edilməsi təcrübəsi ilə mal-qaralar arasında yayılmışdır. Kuru və BSE olan şəxslərdə motor nəzarətinin itirilməsi simptomları və quru ilə idarə olunmayan gülüşlər, sonra isə ölüm kimi qeyri-adi davranışlar müşahidə olunur. Kuru, əhalini ritualist cannibalizmdən əl çəkməyə sövq etməklə idarə olunurdu.

Digər tərəfdən, BFB-nin əvvəlcə yalnız mal-qaraya təsir etdiyi düşünülürdü. Xəstəlikdən ölən mal-qaranın beyin toxumasında süngərə bənzəməsinə səbəb olan lezyonlar və ya “dəliklər” inkişaf etdirdiyi göstərilmişdir. Lakin sonradan epidemiya zamanı məlum oldu ki, insanlarda Kreutzfeldt-Yakob xəstəliyi (CJD) variantı kimi tanınan oxşar ensefalopatiya BSE ilə yoluxmuş heyvanların mal əti yeməkdən əldə oluna bilər ki, bu da müxtəlif ölkələrin idxalına qadağalara səbəb olub. Britaniya mal əti və Britaniya mal əti sənayesinə əhəmiyyətli iqtisadi ziyan vurur ((Şəkil)). BSE hələ də müxtəlif sahələrdə mövcuddur və nadir bir xəstəlik olsa da, CJD əldə edən şəxsləri müalicə etmək çətindir. Xəstəlik insandan insana qan yolu ilə keçə bilər, buna görə də bir çox ölkələr BSE ilə əlaqəli bölgələrdən qan donorluğunu qadağan edib.

Quru və BSE kimi süngərvari ensefalopatiyaların səbəbi PrP (prion zülalı) adlı normal hüceyrə zülalının yoluxucu struktur variantıdır. Prion hissəciyini təşkil edən bu variantdır. PrP iki formada mövcuddur, PrP c, zülalın normal forması və PrP sc, yoluxucu forma. Bədənə daxil olduqdan sonra prionda olan PrP sc PrP c ilə bağlanır və onu PrP sc-ə çevirir. Bu, birləşən PrP sc proteininin eksponensial artmasına səbəb olur. PrP sc anormal şəkildə bükülür və nəticədə yaranan konformasiya (forma) yoluxmuş mal-qaranın beyinlərində görünən zədələrə birbaşa cavabdehdir. Beləliklə, elm adamları arasında bəzi mənfi cəhətlər olmasa da, prion, ötürülməsi DNT və ya RNT-dən ibarət genlərdən asılı olmayan ilk yoluxucu agentin tamamilə yeni bir forması kimi görünür.


Viroidlər

Viroidlər bitki patogenləridir: virusdan daha sadə olan kiçik, tək zəncirli, dairəvi RNT hissəcikləri. Onların bir kapsidi və ya xarici zərfi yoxdur, lakin viruslar kimi yalnız bir ana hüceyrə daxilində çoxalda bilər. Bununla belə, viroidlər heç bir zülal istehsal etmir və yalnız bir, xüsusi RNT molekulu istehsal edirlər. Viroidlərin yaratdığı insan xəstəlikləri hələ müəyyən edilməmişdir.

Viroidlərin bitkiləri yoluxdurduğu məlumdur ((Şəkil)) və məhsulun uğursuzluğuna və hər il milyonlarla dollarlıq kənd təsərrüfatı gəlirlərinin itirilməsinə görə məsuliyyət daşıyır. Onların yoluxdurduğu bitkilərdən bəziləri arasında kartof, xiyar, pomidor, xrizantema, avokado və hindistan cevizi xurması var.


Viroloq
Virusologiya virusların öyrənilməsidir və virusoloq bu intizam üzrə təhsil almış fərddir. Virusologiya sahəsində təhsil bir çox fərqli karyera yollarına səbəb ola bilər. Viroloqlar kollec və tibb məktəblərində akademik tədqiqat və tədrisdə fəal iştirak edirlər. Bəzi virusoloqlar xəstələri müalicə edir və ya vaksinlərin yaradılması və istehsalı ilə məşğul olurlar. Onlar epidemioloji tədqiqatlarda iştirak edə bilərlər ((Şəkil)) və ya bir neçə mümkün karyeranın adını çəkmək üçün elm yazıçısı ola bilərlər.


Virusologiya sahəsində karyera ilə maraqlanacağınızı düşünürsünüzsə, bu sahədə bir mentor tapın. Bir çox böyük tibb mərkəzlərində virusologiya şöbələri var və daha kiçik xəstəxanaların mikrobiologiya şöbələrində adətən virusologiya laboratoriyaları var. Bir semestr üçün virusologiya laboratoriyasında könüllü olun və ya yay ərzində birində işləyin. Peşəni müzakirə etmək və işə ilk baxışdan baxmaq virusologiya sahəsində karyeranın sizin üçün uyğun olub-olmadığına qərar verməyə kömək edəcək. Amerika Virusologiya Cəmiyyətinin veb saytı virusologiya sahəsində təlim və karyera ilə bağlı məlumat üçün yaxşı mənbədir.

Bölmənin xülasəsi

Prionlar zülaldan ibarət olan, lakin DNT və ya RNT-dən ibarət olan infeksion agentlərdir və görünüşlərini təkrarlayaraq və toxumalarda toplanaraq ölümcül təsirlərini yaradırlar. Onların dəli dana xəstəliyi və Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi də daxil olmaqla bir sıra mütərəqqi beyin pozğunluğuna səbəb olduğu düşünülür. Viroidlər bitkiləri yoluxduran tək zəncirli RNT patogenləridir. Onların mövcudluğu kənd təsərrüfatı sənayesinə ciddi təsir göstərə bilər.

Sualları nəzərdən keçirin

Aşağıdakılardan hansı prionlarla əlaqəli deyil?

Hansı ifadə viroidlərə aiddir?

  1. Onlar tək zəncirli RNT hissəcikləridir.
  2. Onlar yalnız hüceyrədən kənarda çoxalırlar.
  3. Zülal istehsal edirlər.
  4. Onlar həm bitkilərə, həm də heyvanlara təsir göstərir.

Tənqidi Düşüncə Sualları

Prionlar son 10 il ərzində Böyük Britaniyada 100-dən çox insanın ölümü ilə nəticələnən Creutzfeldt-Jakob xəstəliyinə görə məsuliyyət daşıyır. İnsanlar bu xəstəliyə necə yoluxurlar?

Prion əsaslı bu xəstəlik insanlara yoluxmuş ət istehlakı ilə ötürülür.

Viroidlər necə viruslara bənzəyir?

Onların hər ikisi hüceyrədə çoxalır və hər ikisində nuklein turşusu var.

Botanik bir pomidor bitkisinin xəstə göründüyünü görür. Botanik xəstəliyə səbəb olan agentin virus deyil, viroid olduğunu necə təsdiqləyə bilər?

Botanik yoluxmuş bitki hüceyrələrindən hər hansı yad nuklein turşularını təcrid etməli və RNT molekulunun xəstəliyin etioloji agenti olduğunu təsdiq etməlidir. Bundan sonra botanik RNT-nin kapsid olmadan bitki hüceyrələrinə sirayət edə biləcəyini və RNT-nin çoxaldığını, lakin zülal istehsal etmək üçün tərcümə olunmadığını nümayiş etdirməlidir.

Lüğət


Viroidlər

1971-ci ildə Kənd Təsərrüfatı Tədqiqat Xidmətində çalışan patoloq Teodor Diener hüceyrəsiz hissəciyi kəşf etdi və o, viroid adını verdi, yəni &ldquovirusa bənzəyir&rdquo Viroidlər yalnız özünü çoxalda bilən dairəvi RNT-nin qısa zəncirindən ibarətdir. Kəşf edilmiş ilk viroidin kartof bitkilərində daha yavaş cücərmə və müxtəlif deformasiyalara səbəb olan kartof kök yumruları xəstəliyinə səbəb olduğu aşkar edilmişdir (bax [link] ). Viruslar kimi, kartof mil yumru viroidləri (PSTV) RNT genomunu təkrarlamaq üçün ev sahibi mexanizmlərə nəzarət edir. Viruslardan fərqli olaraq, viroidlərin genetik məlumatlarını qorumaq üçün zülal örtüyü yoxdur.

Bu kartoflar, adətən sağlam kartofları kəsmək üçün yoluxmuş bıçaqlardan istifadə edildikdə yayılan və sonra əkilən kartof mili yumru viroidi (PSTV) ilə yoluxmuşdur. (Kredit: Pamela Roberts, Florida Universiteti Qida və Kənd Təsərrüfatı Elmləri İnstitutu, USDA ARS)

Viroidlər tarlalarda və bağlarda yetişdirilən kommersiya əhəmiyyətli kənd təsərrüfatı ərzaq məhsullarının dağıdıcı itkiləri ilə nəticələnə bilər. PSTV kəşf edildikdən sonra bitkilərdə xəstəliklərə səbəb olan digər viroidlər aşkar edilmişdir. Tomato planta macho viroid (TPMVd) pomidor bitkilərini yoluxdurur ki, bu da xlorofilin itirilməsinə, eybəcərləşmiş və kövrək yarpaqlara və çox kiçik pomidorlara səbəb olur və nəticədə bu tarla məhsulunda məhsuldarlıq itirilir. Avokado günəş ləkəsi viroidi (ASBVd) məhsuldarlığın azalmasına və keyfiyyətsiz meyvələrə səbəb olur. ASBVd indiyədək aşkar edilmiş və bitkiləri yoluxduran ən kiçik viroiddir. Şaftalı latent mozaika viroidi (PLMVd) çiçək qönçələrinin və budaqlarının nekrozuna, yetişmiş meyvənin yaralanmasına səbəb ola bilər ki, bu da meyvədə göbələk və bakteriya artımına səbəb olur.PLMVd həmçinin gavalı, nektarin, ərik və albalıda oxşar patoloji dəyişikliklərə səbəb ola bilər ki, bu da bu bağlarda məhsuldarlığın azalmasına səbəb olur. Viroidlər, ümumiyyətlə, məhsulun saxlanması və ya yığımı, vegetativ çoxalma və ola bilsin ki, toxum və həşəratlar vasitəsilə mexaniki olaraq səpələnə bilər ki, bu da qidanın mövcudluğunun ciddi şəkildə azalmasına və dağıdıcı iqtisadi nəticələrə səbəb olur.


Prionlar

Bir vaxtlar alimlər hesab edirdilər ki, hər hansı bir yoluxucu hissəcikdə DNT və ya RNT olmalıdır. Sonra, 1982-ci ildə, skrapie (qoyunlarda ölümcül, degenerativ xəstəlik) öyrənən tibb həkimi Stenli Prusiner xəstəliyin zülallı yoluxucu hissəciklər və ya prion tərəfindən törədildiyini aşkar etdi. s . Zülallar hüceyrəsiz olduğundan və tərkibində DNT və ya RNT olmadığı üçün Prusinerin tapıntıları əvvəlcə müqavimət və skeptisizmlə qarşılandı, lakin sonda onun tədqiqatı təsdiqləndi və o, 1997-ci ildə Fiziologiya və Tibb üzrə Nobel Mükafatını aldı.

Prion hüceyrədə olan normal zülalın (PrPc) səhv qatlanmış saxta formasıdır. Genetik mutasiya nəticəsində yarana bilən və ya kortəbii şəkildə baş verə bilən bu yaramaz prion zülalı (PrPsc) yoluxucu ola bilər, digər endogen normal zülalların səhv qatlanmasını stimullaşdırır və lövhələr əmələ gətirir (bax [link] ). Bu gün prionların insanlarda və heyvanlarda ötürülən süngərvari ensefalopatiyanın (TSE) müxtəlif formalarına səbəb olduğu məlumdur. TSE beyin və sinir sistemini təsir edən nadir bir degenerativ xəstəlikdir. Yaramaz zülalların yığılması beyin toxumasının süngərə bənzəməsinə səbəb olur, beyin hüceyrələrini öldürür və toxumada dəliklər əmələ gətirir, bu da beyin zədələnməsinə, hərəkət koordinasiyasının itirilməsinə və demensiyaya səbəb olur (bax [link] ). İnfeksiyaya yoluxmuş insanlar zehni cəhətdən zəifləyir və hərəkət edə və danışa bilmirlər. Müalicəsi yoxdur və xəstəlik sürətlə irəliləyir və nəticədə bir neçə ay və ya il ərzində ölümlə nəticələnir.

Endogen normal prion zülalı (PrPc) zülalın bu variant forması ilə qarşılaşdıqda xəstəlik törədən formaya (PrPsc) çevrilir. PrPsc beyin toxumasında kortəbii olaraq yarana bilər, xüsusən də zülalın mutant forması varsa və ya qidada istehlak edilən səhv qatlanmış prionlardan yarana bilər və nəticədə beyin toxumasına daxil olur. (kredit b: USDA tərəfindən işin dəyişdirilməsi) Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi (CJD) sinir toxumasının degenerasiyasına səbəb olan ölümcül bir xəstəlikdir. (a) Bu beyin skanları normal beyni CJD ilə müqayisə edir. (b) Normal beyinlə müqayisədə, CJD xəstəsinin beyin toxuması prion zülalının anormal əmələ gəlməsi nəticəsində yaranan süngərə bənzər lezyonlarla doludur. (a krediti (sağda): Dr. Laughlin Dawes tərəfindən işin dəyişdirilməsi kredit b (yuxarıda): Suzanne Wakim tərəfindən işin dəyişdirilməsi kredit b (aşağıda): Xəstəliklərə Nəzarət və Qarşısının Alınması Mərkəzləri tərəfindən işin dəyişdirilməsi)


Prionlar kimi davranan RNT-lər

Messenger ribonuklein turşuları (mRNA) məlumatı DNT-dən zülalları meydana gətirən hüceyrə mexanizminə ötürür. Diametri cəmi 10 mikron olan hər bir hüceyrə nüvəsinə sıx şəkildə yığılmış, insan bədəninin necə qurulacağına və saxlanacağına dair üç metr uzunluğunda iki zəncirli DNT "təlimat kitabçası" var. Hər bir hüceyrənin quruluşunu qoruyub saxlaması və bütün funksiyalarını yerinə yetirməsi üçün davamlı olaraq hüceyrə tipinə xas hissələri (zülallar) istehsal etməlidir. Hər bir nüvənin içərisində RNT polimeraza II (RNAP II) adlı çox alt birimli zülal DNT-ni oxuyur və eyni zamanda transkripsiya deyilən prosesdə messencer RNT (mRNA) adlanan “mesaj” və ya transkript hazırlayır. mRNT molekulları şəkər-fosfat onurğası ilə birləşən adenin, sitozin, guanin və urasil əsaslarından ibarət nisbətən qısa, tək zəncirli molekullardan ibarətdir. RNT polimeraza DNT-nin bir hissəsini oxumağı bitirdikdə, mRNT-dən əvvəlki nüsxə yetkin mRNT yaratmaq üçün işlənir və sonra hüceyrə nüvəsindən köçürülür. Ribosomlar mRNT-ni oxuyur və mesajı tərcümə adlanan prosesdə funksional zülallara çevirir. Yeni sintez edilmiş zülalın quruluşundan və funksiyasından asılı olaraq, o, hüceyrə tərəfindən daha da dəyişdiriləcək, hüceyrədənkənar boşluğa çıxarılacaq və ya hüceyrənin içərisində qalacaq. Aşağıdakı diaqram, RNAP-nin RNT-ni sintez edən RNT polimeraza II fermenti olduğu hüceyrə nüvəsində baş verən transkripsiyanı (DNT->RNA) göstərir.

mRNT-nin funksiyaları

mRNT-nin əsas funksiyası DNT-dəki genetik məlumat və zülalların amin turşusu ardıcıllığı arasında vasitəçilik etməkdir. mRNT şablon DNT-də nukleotidlərin ardıcıllığını tamamlayan və ribosomların və tRNT-nin təsiri ilə amin turşularının əmələ gəlməsini istiqamətləndirən kodonları ehtiva edir. mRNA həmçinin tərcümənin vaxtını və sürətini təyin edə bilən çoxsaylı tənzimləyici bölgələri ehtiva edir. Bundan əlavə, tərcümənin nizamlı şəkildə davam etməsini təmin edir, çünki ribosomların, tRNA və müxtəlif köməkçi zülalların yerləşdirilməsi üçün yerləri ehtiva edir.

Hüceyrələr tərəfindən istehsal olunan zülallar ya fermentlər, struktur molekullar, ya da müxtəlif hüceyrə komponentləri üçün nəqliyyat mexanizmi kimi müxtəlif rol oynayır. Bəzi hüceyrələr həmçinin bütün orqanizmin maddələr mübadiləsinə təsir edən həzm fermentləri və ya hormonlar istehsal edən bezlər kimi zülallar ifraz etmək üçün ixtisaslaşmışdır.

mRNT peyvəndləri necə işləyir?

mRNT ilə peyvəndlərdə ideya sintez edilmiş mRNT-nin ribosomlarda olan COVID-19 sünbül zülallarının istehsalını başlatması və bu yol vasitəsilə ev sahibi hüceyrənin özünü hazırladığı sünbül zülalı ilə yoluxdurmasıdır. Təbii mRNT məlumatı nüvədəki DNT-dən ribosomlara xəbərçi kimi aparır.

Prionlar nədir?

Prionlar insan və heyvan beyinlərində və digər toxumalarda olan normal zülalların təhrif olunmuş versiyalarıdır. Bu təhrif edilmiş (“səhv qatlanmış”) zülallar beyin hüceyrələrinə zərər verir, insan Alzheimer və Parkinson xəstəliklərinə bənzər ölümcül demanslara gətirib çıxarır. Prionların heyrətamiz cəhətlərindən biri də odur ki, onlar yalnız zülallardan ibarətdir və RNT-yə bənzər molekullarla əlaqəli genləri ehtiva etmirlər. Viruslar və ya bakteriyalar kimi hər hansı digər yoluxucu agent kimi ötürülmə qabiliyyətinə sahibdirlər. Ən məşhur prion xəstəlikləri iribuynuzlu mal-qaranın və insanların dəli dana xəstəliyi, insanların Creutzfeld-Jakob xəstəliyi, maral və uzunqulaqların xroniki arıqlama xəstəliyi və qoyunların scrapie xəstəliyidir. Prionların daha yaxşı başa düşülməsi onların heyvanlar və insanlar üçün yaratdığı təhlükənin idarə edilməsində və insanların əsas demans xəstəliklərinin səbəbləri və müalicəsi haqqında öyrənə biləcəyimiz şeylər üçün vacibdir.

İnsanlar adətən yoluxmuş çiy ət (“Beefsteak Tartare” və az bişmiş ət məhsulları) yeməklə yoluxur və qanda prionlar tapıla bilər və qanköçürmə və qan məhsulları ilə ötürülə bilər.

mRNA ilə cari inyeksiyalar təqribən ehtiva edir. Ribosomları COVID-19 sünbül zülalları ansamblı üçün məlumatlandırmaq üçün 70% təmizlənmiş mRNT. Digər 30% mRNT molekullarının ribosomların yaranmasına səbəb olacağı məlum deyil, lakin ehtimal ki, prionlar kimi aberrant zülallar.

Ribosomlar, tərcümə prosesində mRNT-dən zülalların sintezini kataliz edən bir çox zülaldan ibarət fermentlərdir. Ribosomlar hüceyrə sitoplazmasında sərbəst şəkildə mövcuddur və ya endoplazmatik retikuluma bağlı qalırlar.

"Prion" termini əvvəlcə məməlilərin nevroloji xəstəliklərində iştirak edən zülallı yoluxucu agentləri təsvir etmək üçün istifadə edilmişdir. Bu yaxınlarda prion sitoplazma vasitəsilə ötürülə bilən yeni fenotipik təsirlərlə öz xoşxassəli variantının surətlərini prion formasına çevirə bilən xromosom olmayan, zülal əsaslı genetik element kimi müəyyən edilmişdir. Bəzi prionlar hüceyrə üçün toksikdir, amiloid strukturlarını birləşdirə və/yaxud əmələ gətirə bilir və vəhşi təbiətdə yoluxucu ola bilər, lakin bu əlamətlərin heç biri bütün prionların ayrılmaz xüsusiyyəti kimi qəbul edilmir. Təklif edirik ki, prionun tərifi, avtokatalitik çevrilmə keçirən və zülaldan çox RNT-dən ibarət olan induksiya edilə bilən ötürülə bilən varlıqları əhatə etmək üçün genişləndirilməlidir. Biz göstəririk ki, bu çərçivədə göründüyü zaman bəzi təbii RNT-lər, o cümlədən ribozimlər, riboswitchlər, viroidlər, viroidə bənzər retroelementlər və PIWI ilə qarşılıqlı əlaqədə olan RNT-lər (piRNA) prionların bir sıra xarakterik xüsusiyyətlərinə malikdir.

Yaxşı Məlumatlı Rəy/Fərziyyə

Məməli prionları: klassik tərif. Məməlilərdəki yoluxucu xəstəliklərin özünəməxsus sinifinin, yəni ötürülən süngərvari ensefalopatiyaların (TSE) tədqiqatları və bu xəstəliklərə səbəb olan çətin agentin axtarışı yoluxucu zülal və ya “prion” anlayışı ilə nəticələndi. Prion səbəb olduğu məlum TSE-lərə daxildir quru, Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi, Gerstmann-Straussler-Scheinker sindromu və insanlarda ölümcül ailə yuxusuzluğu, eləcə də məməlilərdə scrapie, iribuynuzlu süngər ensefalopatiyası, xroniki arıqlama xəstəliyi və bir sıra digər əlaqəli xəstəliklər. Skrapie üçün yalnız zülal tərkibli agentin lehinə ilk sübut, yoluxucu hissənin təmizlənməsi üçün protokolun nuklein turşularından (istinad 1-də ümumiləşdirilmiş) fərqli olaraq, yoluxucu subhüceyrə fraksiyasının ultrabənövşəyi şüalanmaya yüksək müqavimət göstərdiyi müşahidələrinə əsaslanırdı. RNT deyil, müəyyən zülalları təmizləmək üçün istifadə olunan şərtləri tələb etdi və belə bir fraksiyanın əsas komponentinin təxmin edilən molekulyar çəkisi və digər xüsusiyyətləri, məsələn, virus nuklein turşusu deyil, kiçik ölçülü bir proteininkinə yaxın idi ( 2, 3). Bu, xırda yoluxucu RNT-lərin, xüsusən də viroidlərin skrepin etiologiyasında rolunu istisna etmək üçün hazırlanmış təcrübələrlə dəstəkləndi (4, 5). Hələ 1967-ci ildə John S. Griffith bir zülalın xromosom olmayan genetik element kimi irsi ola biləcəyi bir neçə mümkün mexanizmləri qeyd etdi. Həmin hipotetik mexanizmlərdən biri prionun eyni zülalın normal formasına bağlana bilən qohum hüceyrə zülalının dəyişdirilmiş formasıdır (ən sadə halda, bir prionun heterodimerini və zülalın bir normal nüsxəsini təşkil edir) və sonra normal formanı prionun başqa bir nüsxəsinə çevirin (6). Bu proqnozlaşdırılan mexanizm sübutlarla təsdiqləndi və hər hansı bir prionun mövcud tərifinin əsasını təşkil edir.

Scrapie qoyun və keçilərin sinir sistemlərinə təsir edən ölümcül, degenerativ xəstəlikdir. Bu, bir neçə ötürülən süngərvari ensefalopatiyadan (TSE) biridir və buna görə də prion səbəb olduğu düşünülür. Scrapie ən azı 1732-ci ildən bəri tanınır və insanlara ötürülmür.

Skrapie adı xəstəliyin klinik əlamətlərindən birindən götürülmüşdür, burada təsirlənmiş heyvanlar məcburi olaraq yunlarını qayalara, ağaclara və ya hasarlara sürtəcəklər. Xəstəlik yəqin ki, heyvanlarda qaşınma hissi yaradır. Digər klinik əlamətlərə həddindən artıq dodaq vurma, yerişin dəyişməsi və konvulsiv çökmə daxildir.

Scrapie yoluxucudur və spesifiklər arasında ötürülür, buna görə də onu saxlamağın ən ümumi yollarından biri (sağolunmaz olduğu üçün) təsirlənənləri karantinə almaq və öldürməkdir. Bununla belə, scrapie sürülərdə qalmağa meyllidir və əvvəllər xəstəlik halları olmayan sürülərdə də yəqin ki, kortəbii olaraq yarana bilər. heyvanlar və xəstəliyin biologiya digər aspektləri arasında ötürülməsi mexanizmi yalnız zəif başa düşülür və tədqiqat fəal sahələri var. Son tədqiqatlar prionların sidiklə yayıla biləcəyini və ətraf mühitdə onilliklər ərzində qaldığını göstərir. Doğuş zamanı və plasenta toxumaları ilə təmasdan ötürülmə potensialı aydındır.

Qoyun scrapie xəstəliyinə həssas olan siçanlarda xəstəliyin inkubasiya dövrünə nəzarət edən Sinc geni 1968-ci ildə müəyyən edilmişdir (7). 1982-ci ildə Sinkin prion fraksiya ilə copurifikasiya edən PrP proteinini kodladığı göstərildi (2). PrP-kodlaşdıran geni olmayan heyvanlar ümumiyyətlə TSE agentlərinə həssas deyillər, normal həyat müddətinə malikdirlər, sinir sistemində anormallıqlar göstərmirlər və prionu yaymırlar. Bunun əksinə olaraq, vəhşi tipli PrP-ni kodlayan heyvanlar TSE agenti ilə yoluxduqda, sinir toxumalarında PrP-nin proteaza davamlı aqreqatlarını toplayırlar. Bu aqreqatlar PrP-nin prion formasından ibarətdir, təyin olunmuş PrPSc, β-vərəqlərdə yüksək qalıq faizinə və normal həll olunan PrPC formasına nisbətən böyük proteaza davamlı nüvəyə malikdir. PrPSc-nin β vərəqlə zəngin amiloid aqreqatları PrPC-nin təmizlənmiş rekombinant törəmələrindən in vitro əldə edilə bilər. Həqiqətən də, bu aqreqatlarla yeridildikdə xəstəliyin əlamətlərini göstərən və onların beyin ekstraktları bir çox siçan xəttinə yoluxucu olan siçanlar xətti hazırlanmışdır (8) və nəhayət, Koch triadasını yekunlaşdırır (bax istinad 9).

Beləliklə, prionun kanonik tərifinə aşağıdakılar daxil ola bilər: prion hüceyrə tərəfindən kodlaşdırılan, lakin ya xeyirxah, ya da orqanizm üçün faydalı olan zülaldır, buna görə də onun geninin genomda qorunması. Nadir hallarda, o, xəstəlik yaradan və ya zəhərli priona çevrilə bilər, belə bir transformasiyaya səbəb olan amillərin tam dəsti məlum deyil, lakin fizioloji stressi ehtiva edə bilər. Prion eyni zülalın digər xoşxassəli formalarının prion formasına çevrilməsinə səbəb olur, yəni orqanizmdə çoxalır və digər orqanizmlərə və ya bəzən başqa növlərə də ötürülür. Amiloidlərdən məlum məməli prionları və sinir fenotiplərinə səbəb olur (Cədvəl 1). Qeyd etmək lazımdır ki, bütün yoluxucu dövr zülalın xoşxassəli formasına çevrilən mRNT-nin sintezindən başqa, nuklein turşusunun şablon yönümlü gücləndirilməsini tələb etmir.

Prionlar üçün meyarlar və təriflər

Genişləndirilmiş tərif: göbələklərdəki prionlar. Saccharomyces cerevisiae mayasında nuklein turşusu əsaslı viruslar və plazmidlər də daxil olmaqla bir çox ekstraxromosomal genetik elementlər məlumdur. Maya sitoplazmik irsi faktorların başqa bir alt çoxluğunun bir neçə cəhətdən prionlara bənzədiyi göstərilmişdir. İlk nümunələrdən birində azot katabolitinin repressiyasına müdaxilə etməklə özünü göstərən ekstraxromosom elementi [URE3] URE2 geninin xromosom nüsxəsi olmayan maya mutant suşlarında yayıla bilmir (10). Qlutatyon peroksidaza bənzər bir zülal olan Ure2p-nin məhsulu, iki transkripsiya faktoru ilə əlaqə qura bilir və bununla da azot bol olan zaman optimal olmayan azot mənbələrinin istifadəsi üçün alt sistemi kodlayan genləri sıxışdırır. Ure2 mutantlarının fenotipi, yəni zəif azot mənbələrindən istifadə sistemlərinin derepressiyası, ure2 hüceyrələrində [URE3] olmamasına baxmayaraq, [URE3] fenotipi ilə eynidir. Bu səbəb oldu Reed B. Wickner [URE3] Ure2p zülalının prionudur - zülalın "normal" repressor funksiyasının qeyri-aktiv olduğu Ure2p forması, lakin [URE3]-ün Ure2p-ni [URE3]-in əlavə nüsxələrinə çevirmək qabiliyyəti. aktivləşdirilir (11). Həqiqətən, [URE3] Ure2p-nin “normal” nüsxələrini daha çox [URE3]-ə çevirə və amiloid əmələ gətirə bilən, konformativ olaraq dəyişdirilmiş Ure2p-dən ibarət olduğu göstərilmişdir (12, 13).

Son 25 ildə maya və digər göbələklərdə priona bənzər davranışa malik bir çox digər zülallar müəyyən edilmişdir. Ən yaxşı öyrənilənlərdən ikisi S. cerevisiae-nin [PSI], ikisindən biri olan Sup35 zülalının prion formasıdır. Sup35-Sup45 (14) və Podospora anserina-nın [Het-s], heterokarion uyğunsuzluğunda iştirak edən HET-s zülalının prion forması, genetik cəhətdən uzaq ştammların cütləşməsinin qarşısını alan və ehtimal ki, qoruyan hüceyrə ölümü reaksiyası. ekzotik viruslar və plazmidlərlə yoluxma nəticəsində yaranan hüceyrələr - faydalı prion nümunəsi (15). Bu zülalların in vivo və in vitro priona bənzər davranışının molekulyar mexanizmləri müəyyən qədər təfərrüatlı şəkildə tədqiq edilmişdir və prionların mümkün bioloji rolu ilə bağlı müzakirələr davam edir, onların əksəriyyəti sahibləri üçün əlverişsizdir (16). –21).

Prion anlayışının maya və digər göbələklərə irsi fenotiplər verən zülallara genişlənməsi ilə prion tərifi dəyişdirildi (Cədvəl 1 və Şəkil 1). Sinir xəstəlikləri maya üçün tətbiq olunmur və hətta ev sahibinin xəstəlik/xəstəliyi/fitness itkisi maya prionlarında universal deyil - genişləndirilmiş tərifdə bunlar yoxlanıla bilən bir fenotiplə əvəz olunur. Prion tərifinin digər ayrılmaz komponentləri hələ də maya prionları üçün etibarlıdır. Xüsusilə, prion zülalları hüceyrə genləri tərəfindən kodlanır. Zülalın xoşxassəli forması ya kortəbii və nadir hallarda, ya da prionun başqa bir nüsxəsinin təsiri ilə daha yüksək tezlikdə prion konformasiyasına çevrilə bilər və prionla əlaqəli fenotip hüceyrələr arasında ötürülür. zülalın prion forması ilə birlikdə. Bundan əlavə, namizəd prionları müəyyən etməyə kömək edən üç əməliyyat meyarları təklif edilmişdir (22): (i) mayadakı prionlar, qohum gen həddindən artıq ifadə edildikdə onların əmələ gəlmə sürətinin artması ilə aşkar edilə bilər, (ii) prionlar mayada tez-tez reversiv şəkildə müalicə edilə bilər və (iii) prion fenotipi qohum genin funksiyasının itirilməsi fenotipini təqlid edir (ancaq sonuncu, yalnız prion formasının zülalın normal funksiyasının olduğu formada olduğu halda doğrudur. əgər prion zülalın aktiv formasıdırsa, bu funksiyanın artması kimi özünü göstərəcək).

Prionlar kimi davrana bilən zülal prionları və RNT-lər

Bütün panellərdə tünd mavi xətlər və formalar zülalların və ya RNT-lərin xoşxassəli formalarını, qırmızı xətlər və formalar prion formalarını, bərk oxlu xətlər reaksiyanın istiqamətini, qırıq oxlu xətlər isə avtokatalitik parçalanmaları (boz nisbətən səmərəsiz reaksiyalar və daha effektiv olanlar üçün qara). (A) Protein prion induksiyası və yayılmasının ümumi sxemi. Zülalın xoşxassəli forması yalnız nadir hallarda və kortəbii (solda) prion formasına çevrilir, lakin əmələ gəldikdən sonra o, benign formanın daha çox nüsxəsini prion formasına (mərkəzdə) çevirə bilir və bir çox hallarda aqreqatlar əmələ gətirir. kamerada (sağda). (B) “Vyana həbsxanası”. (C) GlmS ribozim/ribosviçin ehtimal olunan priona bənzər törəməsi. Mətndə təsvir edilən GlcN6P-dən asılı versiya göstərilir. Yaşıl hərf G GlcN6P liqandını göstərir. Mühəndis ribozim aktivlik üçün bir liqandın olmasını tələb edir, lakin cis-də fəaliyyət göstərdikdə səmərəliliyi azalır, transda isə nisbətən yüksək effektivliklə parçalanır. (D) Priona bənzər xassələrə malik olmaq üçün hazırlanmış ehtimal olunan viroiddən əldə edilən sistem. Konkamerik artı zəncirli viroid RNT inteqrasiya edilmiş DNT nüsxələrindən (qara dalğalı xətlər) transkripsiya edilir. Viroid RNT daxilində işlənmiş HHR bölgəsi konkatemeri cis-də hərəkət edərkən səmərəliliyi azalmış, trans-da isə nisbətən yüksək effektivliklə vahid uzunluqlu viroidlərə emal edir. (E) piRNA istehsalının stolüstü tennis mexanizminin priona bənzər xüsusiyyətləri.piRNA çoxluqlarının genomik nüsxələri və təkamüllə əlaqəli aktiv transpozon nüsxələri qara dalğalı xətlərlə göstərilir və piRNA prekursorlarını yetkin piRNA-lara emal edən müxtəlif zülal ailələrindən olan fermentlər müxtəlif rəngli qiymətli daşlar kimi təsvir edilmişdir.

Göbələklərdə xoşxassəli və prion zülal formalarının molekulyar xassələri prionun yeni tərifi kontekstində xüsusi maraq doğurur. Bir çox göbələk prionlarında bəzi hallarda in vivo və in vitro paralel registrdaxili β-vərəqlərin spesifik amiloid kimi, proteinaz K-ya davamlı quruluşlarını yarada bilən zülal seqmentləri olmasına baxmayaraq, bu, bütün prionlar üçün göstərilməyib. Üstəlik, maya prionları ümumiyyətlə amiloid əmələ gətirməməlidir. Bu, qeyri-aktiv zimogen sələfi kimi sintez edilən vakuolyar proteaz B (PB, prb1 geni ilə kodlanmış) halıdır ki, bu da hər iki ucdakı bölgələrin başqa bir proteaz (proteaz A/Pep4p) tərəfindən ardıcıl olaraq çıxarılması yolu ilə aktivləşdirilməlidir. PB-nin yetkin surəti ilə. Pep4p-nin silindiyi suşlarda yetkin Prb1p nadir hallarda öz prekursorunu aktivləşdirə bilər. Qeyri-aktiv formanın aktiv formaya çevrilməsi hüceyrə daxilində yayıla və hüceyrələr arasında keçə bilər, bu halda prion (23, 24) tərifini təmin edir, bu halda [β] adlanan prion — amiloidlərdə β-vərəqləri ilə əlaqəsi yoxdur— proteaz B-nin aktiv forması ilə eynidir. Pep4p olmadıqda, [β] stasionar fazada yaşamaq və meyotik sporulyasiya üçün tələb olunur. [β]-nin prionlar sinfinə daxil olması ilə prion tərifi yenidən dəyişdirilməlidir ki, prion və qeyri-prion formalarının kimyəvi tərkibi tam olaraq eyni olmamalıdır - zülal emalına icazə verilə bilər. Bu, məməlilərin PrP-də yoluxucu fenotiplərin ifadəsində, məsələn, qlikozilləşmə kimi posttranslational emal hadisələrinin rol oynadığını nəzərə alsaq, prion konvensiyalarından görünməmiş bir kənarlaşma kimi qəbul edilməməlidir (25). Prion [β] hadisəsi amiloid əmələ gəlməsinin prionun əsas xüsusiyyətləri siyahısından çıxarılmasını müdafiə edir. Bu yaxınlarda təsvir edilmiş digər iki maya prionu, Vts1 geninin məhsulu olan [SMAUG+] və Snt1 geninin məhsulu olan [ESI+] da amiloidlər əmələ gətirmir, lakin hər ikisi başqa növ aqreqatlar əmələ gətirə bilər (26, 27). ).

RNT prionları ola bilərmi?

Prionun tərifini genişləndirmək üçün daha bir addım atmağı və başqa bir biopolimerlər sinfində, yəni RNT-də priona bənzər davranışın mümkünlüyünü qəbul etməyi təklif edirik. Uzun müddətdir ki, RNT ilk növbədə genetik məlumatın daşıyıcısı və ya zülal sintezinin asanlaşdırıcısı kimi görülsə də, indi aydın olur ki, RNT molekulları zülalları kodlaşdırmadan katalitik və tənzimləyici funksiyaları yerinə yetirə bilər, əksinə fermentativ fəaliyyətə güvənir. liqand bağlama qabiliyyəti və ya RNT-nin özünün dinamik struktur yenidən qurulması qabiliyyəti. Bu yazının qalan hissəsində biz RNT prionunun tərifini təsvir edirik və bu tərifi təmin etməyə yaxınlaşa biləcək bir neçə RNT sinfini nəzərdən keçiririk.

Zülal əsaslı prion üçün əksər meyarlar RNT üçün ümumiləşdirilə bilər, çünki RNT prionu hüceyrə gen tərəfindən kodlanır, lakin ekstraxromosomal yolla miras alınır, o, belə bir zülal varsa, onun kodlaşdırılmış zülalının deyil, RNT-nin funksiyası ilə bağlı fenotipə malikdir. və RNT prionunun vasitəçilik etdiyi fenotip induksiya və ötürülə biləndir. RNT prionlarının iki forması var: benign və fenotip yaradan zülal prion [β] vəziyyətinə bənzər, RNT-nin xoşxassəli və prion forması arasında çevrilmə RNT emalı ilə bağlı ola bilər. Xoşxassəli forma nadir hallarda prion formasına çevrilə bilər, ola bilsin ki, stress və ya digər xarici amillər tərəfindən stimullaşdırılır. Prion forması artıq mövcud olduqda, benign nüsxələrin prion formasına çevrilmə sürəti artır.

Yuxarıdakı xassələrin bir neçəsi bəzi təbii olaraq meydana gələn və ya hesablama üsulu ilə hazırlanmış RNT molekullarında müşahidə edilmişdir. Daha sonra genişləndirilmiş prion tərifini təmin etməyə yaxınlaşa biləcək dörd RNT hadisəsini nəzərdən keçirəcəyik. Qeyd edək ki, maya zülalının prionlarında olduğu kimi, RNT prionu üçün də nevroloji fenotip tələb olunmur, nə də amiloid əmələ gəlməsi.

"Vyana prionu"

Stefan Badelt və iş yoldaşları aşağıdakı şərti ödəyən RNT-nin hesablama dizaynının nəticələrini təqdim etdilər: molekul ikistabil olmalıdır, yəni monomer olduqda üstünlük olaraq bir struktur vəziyyətində olmalıdır və bir quruluş vəziyyətində olduqda daha çox digər struktur vəziyyəti qəbul etməlidir. dimer (28). Termodinamik hesablamalar hər iki formanın dayanıqlığını müəyyən etmək və onların iki sabit konformasiyadan hər hansı birinə yaxın yerli sərbəst enerji minimumu olmadan, qatlanan landşaftda silsilə ilə ayrılmasını təmin etmək üçün aparılmışdır. Dizayn edilmiş ehtimal olunan RNT prionu (müəlliflər onu təvazökarlıqla “priona bənzər xüsusiyyətlərə malik RNT” adlandırırdılar) hər iki konformasiyada geniş cütləşmə nümayiş etdirən 49 nukleotiddən ibarət dairəvi RNT-dir. S1 adlanan formalardan biri monomer olaraq qalır, digəri S2 isə iki fərqli molekulda mövcud olduqda öpüşmə-döşəmə qarşılıqlı təsiri ilə hibridləşə bilən iki kök döngəyə malikdir və S2 formasını dimerdə sabitləşdirir. İki döngənin eyni molekulda olduqları zaman qarşılıqlı əlaqədə olma ehtimalı sterik olaraq azdır, lakin hər iki döngə S1-in başqa bir nüsxəsində tamamlayıcı ardıcıllıqla öpüşmə əlaqəsinə girə bilər. Belə tamamlayıcı bölgə S1 daxilində alternativ baza cütləşməsi ilə qismən bağlanır, lakin onun S2 ilə qarşılıqlı təsiri bu alternativ cütləşməni əridir və S1-i öz uyğunluğunu S2-yə dəyişməyə məcbur edir (Cədvəl 1 və Şəkil 1). Bir dəfə in vitro sintez edilmiş fiziki RNT molekulunda reallaşdırılan bu xüsusiyyətlər, təbii ki, RNT prionunun bir neçə meyarına, bu “Vyana həbsxanası”nın yaratdığı fenotip kimi bioloji və genetik meyarlara, habelə onun induksiya şərtlərinə cavab verəcəkdir. və müalicə yalnız belə bir quruluşun canlı hüceyrəyə daxil edilməsindən sonra nəzərdən keçirilə bilər.

Özünü emal edən riboswitchlər: glmS nümunəsi. Riboswitchlər həyatın hər üç sahəsində mRNA-ların kodlaşdırılmayan hissələrində olan strukturlaşdırılmış bölgələrdir. Bakterial və arxeal mRNA-larda ribosviçlər daha çox 5′ çevrilməmiş bölgələrdə (UTR), eukaryotik mRNA-larda isə daha çox 3′ çevrilməmiş bölgələrdə və intronlarda yerləşir. Bir çox riboswitches, adətən kiçik metabolitləri bağlayaraq və daxil olduqları mRNA-ların sintezində və ya sabitliyində dəyişikliklərə səbəb olmaqla, gen ifadəsini tənzimləyir (29, 30). Bu mövzunun işlənməsi zamanı bir çox Qram-müsbət bakteriyalarda qorunan glmS geninin mRNT-nin 5′ UTR-dən bir riboswitch-in qlükozamin-6-fosfat (GlcN6P) varlığında özünü parçaladığı göstərildi. GlmS açıq oxu çərçivəsi GlcN6P sintezinin terminal fermenti olan qlutamin-fruktoza-6-fosfat amidotransferazanı kodlayır. GlmS mRNA-da 5′ UTR-nin öz-özünə parçalanması transkripti deqradasiyaya məruz qoyur, buna görə də hüceyrədə toplananda metabolit istehsalının dayandırılmasını təmin edir (31).

Riboswitch-ribozyme oyununun müxtəlif törəmələri eksperimental olaraq hazırlanmış və ya seçilmiş in vivo təkamül təcrübələri, o cümlədən GlcN6P olmadıqda aktiv formalar və transda öz nüsxələrini effektiv şəkildə parçalayan variant (32, 33). Bu xüsusiyyətlərin priona bənzər davranış göstərə bilən yeni RNT yaratmaq üçün birləşdirilə biləcəyi düşünülür. Belə bir ehtimal olunan RNT prionunun bir versiyası GlcN6P-nin iştirakı ilə aktiv olacaq, belə bir vəziyyətdə, cis-də səmərəsiz şəkildə parçalanan, lakin transda öz daxil edilmiş nüsxələrini daha effektiv şəkildə ayıran bir məhsul buraxan ribozimin daxili nüsxəsini tərtib etmək olar. . Bundan sonra RNT prionu GlcN6P tərəfindən induksiya edilə bilər, prion infeksiyası hüceyrədə yayılacaq və GlcN6P mövcud olduğu müddətcə başqa hüceyrəyə köçürülmüş RNT prionları orada prion əmələ gəlməsinə başlayacaqdır (Cədvəl 1 və Şəkil 1). Bu, bəlkə də fərqli reaksiya kinetikaları istisna olmaqla, dəyişdirilməmiş glmS ribozim-ribosviç ilə cis-də vasitəçilik edilən eyni katabolit repressiya fenotipini təmin edəcəkdir. GlmS-in GlcN6P-dən asılı olmayan versiyasında, ribozimin buraxılmış nüsxəsi, TSE prionlarına və bir çox maya zülal əsaslı prionlara bənzər, mahiyyətcə zəhərli prion olacaq, daxil edilmiş nüsxədən daha aktiv olmaq üçün dizayn edilə bilər.

Viroidlər və viroid kimi elementlər.

1960-cı illərin sonunda Teodor Diener çılpaq kiçik dairəvi kovalent qapalı RNT molekulundan ibarət olan bitki patogenlərinin yeni sinfinin birincisini xarakterizə etdi (34). Həmin əsas kəşfdən sonra təxminən 45 müxtəlif viroid növü təsvir edilmiş və ardıcıllıq oxşarlığına və funksional xüsusiyyətlərinə görə iki taksonomik ailəyə təsnif edilmişdir (35). Viroidlərin yetkin dairəvi forması (yuxarıda təsvir edilən “Vyana prionunun” S1 formasının ikincil strukturuna səthi olaraq bənzəyir, lakin viroid genomik RNT-ləri daha uzundur) yoluxucudur və hüceyrələr və orqanizmlər arasında ötürülür. Daha böyük Pospiviroidae ailəsinin üzvləri, replikasiya dövrü üçün tələb olunan üç fermentativ fəaliyyət üçün hüceyrəyə güvənərək yuvarlanan dairə mexanizmi vasitəsilə həssas hüceyrələrin nüvəsində çoxalırlar: replikalar kimi DNT-dən asılı RNT polimeraza, oliqomeri emal etmək üçün endonükleaza. aralıq maddələr monomer genomlara və bu monomerləri yetkin dairəvi molekullara bağlamaq üçün bir liqaz (36). Kiçik Avsunviroidae ailəsinin üzvləri xloroplastda çoxalır və həmçinin hüceyrədən replikaza və liqaz fəaliyyətlərini tələb edir, lakin onlar hüceyrə endonükleazına ehtiyac duymurlar, çünki onların hamısı genomik və antigenomik zəncirlərdə, özünü parçalayan çəkic başlı ribozimləri (HHR) kodlayır. ), oliqomerləri genomik monomerlərə emal edən.

HHR həmçinin nepovirusların və luteovirusların (həmçinin virusoidlər kimi tanınır) viroidə bənzər peykləri və insan hepatiti δ virus RNT kimi digər viroidəbənzər molekullarda təsvir edilmişdir. Maraqlıdır ki, Qərənfil kiçik viroidəbənzər RNT (CarSV) kimi tanınan viroidəbənzər molekulun bir neçə tandem cDNA nüsxəsi bitki pararetrovirusunun, Qərənfil həkk olunmuş üzük virusunun DNT genomuna yerləşdirilib və bu virusun inteqrasiya olunmuş nüsxələri vasitəsilə, genomla kodlanmış amil meyarını ödəyərək qərənfil bitkilərinin genomlarına daxil oldular (37-39). Əksər vicdanlı viroidlərdən fərqli olaraq, bu viroidəbənzər molekullar onların çoxalmasını və ev sahibləri arasında ötürülməsini təmin etmək üçün köməkçi virusun köməyinə ehtiyac duyur.

HHR üç spiral ilə əhatə olunmuş konservləşdirilmiş nukleotidlərin katalitik nüvəsindən ibarətdir, bunlardan ikisi fosfodiester onurğasının öz-özünə katalizini asanlaşdıran mühüm üçüncü dərəcəli qarşılıqlı təsirlərdə iştirak edir (40). Son illərdə həm bitkilərdə, həm də heyvanlarda ölçüləri 100 ilə 1000 nukleotid arasında dəyişən kodlaşdırmayan dairəvi RNT-lərin sayının artması bildirilmişdir ki, bütün bu genetik elementlər öz-özünə parçalanan funksional HHR-ləri ehtiva edir və onlar “retrozimlər” adlanır və təklif olunurlar. HHR-ləri də daşıyan Penelopaya bənzər retroelementlərdən inkişaf etmişdir (34, 48).

Çoxdan müəyyən edilmişdir ki, “prionlar viroid deyildir”, yəni xüsusi mənada TSE-ni ötürən zülal fraksiyası ilə əlaqəli kiçik viroidə bənzər RNT yoxdur və məməlilərin yoluxucu prionları ilə müxtəlif inaktivasiya təcrübələri həssaslıq modelini təklif edir. viroid RNT üçün deyil, zülal üçün xarakterikdir (4). Bununla belə, prionun tərifi RNT-dən hazırlanmış genetik elementlərə şamil edilərsə, Avsunviroidae ailəsinin bəzi real həyat viroidlərinin və HHR ehtiva edən viroidəbənzər molekulların bir neçə priona bənzər xüsusiyyətləri göstərmək üçün ya nümayiş etdirə və ya dizayn edilə biləcəyi aydın olur.

HHR viroidlərinin replikasiya dövrü ərzində parçalanma genomik zəncirli RNT-nin ötürülməyən RNT multimerlərini infeksion varlığa, vahid uzunluqlu dairəvi RNT-yə çevirir və beləliklə, öz-özünə dərman vasitəsi ilə xoşxassəli formadan prion formasına çevrilmə tələbini ödəyir. Vəhşi tipli viroid HHR-lər monomerlərdə olduqda qeyri-aktivdir, lakin adətən aşağı sürətlə transda parçalana bilən çəkic başı ribozimlərinin sintetik törəmələri əldə edilmişdir (41-43, 48).

Viroid kimi cDNT-nin genomik cəhətdən inteqrasiya olunmuş konkatemerindən ibarət olan, induksiya edilə bilən bir şəkildə ifadə edilmək üçün hazırlanmış, lakin CarSV vəziyyətində olduğu kimi, avtonom şəkildə təkrarlana bilməyən sistem RNT prion tərifini təmin etmək üçün uzun bir yol keçəcəkdir (Cədvəl). 1). Belə bir sistem, viroiddən əldə edilsə də, yoluxuculuq və priona bənzər davranış üçün RNT replikasiyasını tələb etmir - ev sahibi genomuna inteqrasiya olunmuş genin transkripsiyası protein prionlarında olduğu kimi kifayət edəcəkdir. CarSV-yə bənzər RNT-yə daha çox prion xassələri vermək üçün onun cis-də və trans-da nisbi parçalanma dərəcələri dəyişdirilməlidir ki, qeyri-infeksion multimerik transkript cis-də vahid uzunluqlu formalara nadir hallarda işlənir, lakin yetkin viroid transda daha effektiv şəkildə parçalanırdı (şək. 1). Belə bir dizaynda, bütün sistemin prion xassəsi HHR tərkibli RNT elementi tərəfindən qorunacaq və hüceyrənin emal məhsulu olan inteqrasiya olunmuş konkatemerləri transkripsiya edərək istehsal etdiyi xoşxassəli multimerik RNT formalarını kəsərək özünü yayacaqdır. uzunluğu viroid kimi RNT-lər. Çox güman ki, viroid ilə kodlanmış HHR-lər haqqında biliklər RNT prionunun başqa bir modeli kimi xidmət edə biləcək belə bir konstruksiyanı hazırlamaq üçün artıq kifayətdir. in vivo.

Pinq-ponq mexanizmi tərəfindən istehsal olunan kiçik piRNA-lar.

PIWI-qarşılıqlı RNT (piRNA) yolu heyvanların cücərmə xətti hüceyrələrini transpozisiya olunan elementlərin (TE) fəaliyyətinin zərərli təsirlərindən qoruduğu düşünülən bir gen susdurma sistemidir. Meyvə milçəyi üzərində aparılan təcrübələr göstərdi ki, qameta inkişafı, köçürülə bilən elementlərə və bəzi digər genom təkrarlarına tamamlayıcı olan kiçik (23-30-nukleotid) RNT-lərin xüsusi hissəsinin ifadəsindən asılıdır. Belə kiçik RNT-lərə onurğalı heyvanların reproduktiv toxumalarında da rast gəlinir və bütün növlərdə onlar piRNA adının alındığı PIWI ailəsinin Arqonaute zülallarının müəyyən bir təbəqəsinin üzvləri ilə əlaqələndirilir (44). Çoxsaylı piRNA-lar genomik olaraq kodlaşdırılır, adətən piRNA çoxluqları, hansı ki, transpozisiya qabiliyyətini itirmiş DNT transpozonlarının silinmiş və ya yuvalanmış nüsxələrinin yerləşdiyi yerdir. Bu çoxluqlarda bir və ya hər iki DNT zəncirinin transkripsiyası piRNA prekursorlarını əmələ gətirir, onlar RNT-məcburi və RNT-ni bölmək faktorları şəlaləsi ilə bağlanır və sonra ən azı iki RNaz tərəfindən yetkin “ilkin” piRNA-lara işlənir. İlkin piRNA-lar PIWI təbəqəsindən olan üç zülalla əlaqələndirilir və maraqlısı odur ki, meyvə milçəyinin PIWI örtüklü zülalları Piwi və Badımcan ilə, digər tərəfdən isə Ago3 zülalına bağlanan ardıcıllıqlar oriyentasiya meylini, müxtəlif terminal ardıcıllıqlarını və 10 -nukleotidlərin üst-üstə düşməsi (44, 45). Bu və digər müşahidələr stolüstü tennis modeli ideyasına gətirib çıxardı ki, burada bir DNT zəncirindən alınan transkriptlərdən əldə edilən piRNA-lar başqa bir zəncirlə kodlanmış transkriptlərdən əmələ gələn tamamlayıcı üst-üstə düşən piRNA-ların əmələ gəlməsinə kömək edir. piRNA klasterləri qüsurlu TE-lərdən əldə edildiyi üçün, qüsurlu olmayan TE-lərdən tam uzunluqlu transkriptlər də hədəflənir və stolüstü tennis gücləndirilməsi eyni zamanda daha çox piRNA yaradır və onların transkriptlərini (həmçinin digər mexanizmlərlə) təsirsiz hala gətirərək hədəf TE-ləri susdurur. , burada nəzərə alınmayan 45-ci istinadda nəzərdən keçirilir).

Əgər RNT prion çərçivəsini əvvəlki üç nümunədən bir qədər uzağa uzatsaq, piRNA istehsal sistemi prionlarla ümumi olan bəzi xüsusiyyətləri aşkar edə bilər. Bu baxımdan, ilkin piRNA lokuslarının uzun prekursor transkriptləri prion həyat tərzinin bir hissəsi kimi RNT emalına icazə verilən prionun qeyri-aktiv forması kimi görünə bilər, piRNA hüceyrə üçün faydalı bir prionun aktiv forması olacaqdır. Cədvəl 1 və Şəkil 1). İlkin piRNA-lar özlərinin daha çox nüsxəsinin istehsalına səbəb olur, gücləndirilmiş ikincili piRNA-lar hüceyrələr arasında və ən azı nematod Caenorhabditis elegans-da nəsillər arasında ötürülə bilər (46).

Burada, avtokatalitik olaraq özlərini qeyri-aktiv formadan aktiv formaya çevirə bilən induksiya olunan və ötürülə bilən RNT agentlərini daxil etmək üçün prionun tərifini daha əvvəl edilənlərdən daha da genişləndirməyin inandırıcılığını araşdırdıq. Biz göstərdik ki, bir neçə dizayn edilmiş və ya təbii olaraq yaranan RNT sinifləri belə bir tərifi təmin etməyə yaxınlaşır. “Prion” termininin zülaldan olmayan bir şeyə aid edilməsi ilə razılaşmamaq olar (lakin qeyd edək ki, “proteinli yoluxucu agent”in abbreviaturası kimi “prion” özü səhv formalaşdırılıb – 47-ci istinaddakı müzakirəyə baxın). Linqvistik narahatlıqlara baxmayaraq, düşünürük ki, prion konsepsiyasına yeni ölçü əlavə etmək konsepsiyanın özünün möhkəmliyini, eləcə də molekulyar biologiyada müxtəlif hadisələrə tətbiqini qiymətləndirməyə kömək edir. Bundan əlavə, yuxarıda təqdim olunan təhlil dərhal sintetik bioloqlar tərəfindən tikilə və sınaqdan keçirilə bilən maraqlı xüsusiyyətlərə malik bir neçə yeni üsul təklif edir.

A.R.M. ABŞ Hökumətinin bir agentliyi olan Milli Elm Fondunun (NSF) Proqram Direktorudur, onun işi NSF-nin Müstəqil Tədqiqat/İnkişaf və Uzunmüddətli Peşəkar İnkişaf Proqramları tərəfindən dəstəklənir, lakin burada ifadə olunan bəyanatlar və fikirlər şəxsi qabiliyyətinə malikdir və NSF və ya ABŞ hökumətinin təsdiqini təşkil etmir. S.F.E. BFU2015-65037-P (Spain Agencia Estatal de Investigación-FEDER) və PROMETEOII / 2014/012 (Generalitat Valenciana) qrantları ilə dəstəkləndi.

Bu, ABŞ Hökumətinin işidir və Birləşmiş Ştatlarda müəllif hüquqlarının qorunmasına tabe deyil.

Arkadi R. Muşeqyan, Santiago F. Elena, Michael J. Imperiale, (Amerika Mikrobiologiya Cəmiyyətinin redaktoru) / DOI: 10.1128 / mSphere.00520-20

Nəticə nədir?

Ticarətdə mövcud olan mRNA inyeksiyalarının heç biri sintetik olaraq hazırlanmış mRNT-də təmiz deyil və ev sahibi hüceyrə ribosomlarında təmiz COVID-19 sünbül zülallarında başlamır. Bu 30% naməlum yarı parçalanmış mRNT molekullarının əksəriyyəti prionlar da daxil olmaqla anormal və 100% yad zülal strukturlarının istehsalına səbəb olacaq.

Heyvanlarda və insanlarda prionların klinik xəstəliyi inkişaf etdirməsi bir neçə il çəkir, çünki onlar adətən xroniki, degenerativ iltihab əsasında xəstəliyə səbəb olurlar.

1.↵Alper T. 1972. Scrapi agentinin təbiəti. J Clin Pathol Suppl (R Coll Pathol) 25:154–155. doi:10.1136/jcp.25.Suppl_6.154.PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

2.↵Bolton DC, McKinley MP, Prusiner SB. 1982. Scrapi prion ilə təmizləyən zülalın identifikasiyası. Elm 218:1309–1311. doi:10.1126/science.6815801. Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

3.↵Diringer H, Gelderblom H, Hilmert H, Özel M, Edelbluth C, Kimberlin RH. 1983. Scrapie infektivliyi, fibrillər və aşağı molekulyar ağırlıqlı protein. Təbiət 306:476–478. doi:10.1038/306476a0.CrossRefPubMedGoogle Scholar

4.↵Diener TO, McKinley MP, Prusiner SB. 1982. Viroidlər və prionlar. Proc Natl Acad Sci U S A 79:5220–5224. doi:10.1073/pnas.79.17.5220.Abstract/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

5.↵Bellinger-Kawahara C, Diener TO, McKinley MP, Groth DF, Smith DR, Prusiner SB. 1987. Təmizlənmiş scrapie prionları nuklein turşularını hidroliz edən, dəyişdirən və ya kəsən prosedurlarla inaktivasiyaya müqavimət göstərir. Virusologiya 160:271-274. doi:10.1016/0042-6822(87)90072-9.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

6.↵Griffith JS. 1967. Scrapi agentinin təbiəti: özünü təkrarlama və scrapie. Təbiət 215:1043–1044. doi:10.1038/2151043a0.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

7.↵Dickinson AG, Meikle VM, Fraser H. 1968. Siçanlarda skrapie agentinin bəzi suşlarının inkubasiya dövrünə nəzarət edən genin identifikasiyası. J Comp Pathol 78:293–299. doi:10.1016/0021-9975(68)90005-4.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

8.↵Scott M, Foster D, Mirenda C, Serban D, Coufal F, Wälchli M, Torchia M, Groth D, Carlson G, DeArmond SJ, Westaway D, Prusiner SB. 1989. Hamster prion zülalını ifadə edən transgen siçanlar növə xas skrapi infeksiyası və amiloid lövhələri əmələ gətirir. Hüceyrə 59:847–857. doi:10.1016/0092-8674(89)90608-9.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

9.↵Zabel MD, Reid C. 2015. Prionların qısa tarixi. Pathog Dis 73:ftv087. doi:10.1093/femspd/ftv087.CrossRefPubMedGoogle Scholar

10.↵Aigle M, Lacroute F. 1975. Mayada qeyri-mitoxondrial, sitoplazmik olaraq irsi mutasiya olan [URE3]-in genetik aspektləri. Mol Gen Genet 136:327–335. doi:10.1007/BF00341717.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

11.↵Wickner RB. 1994. [URE3] dəyişdirilmiş URE2 zülalı kimi: Saccharomyces cerevisiae-də prion analoqu üçün sübut. Elm 264:566–569. doi:10.1126/science.7909170.Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

12.↵Taylor KL, Cheng N, Williams RW, Steven AC, Wickner RB. 1999. Doğma Ure2p-dən in vitro amiloid formalaşmasının Prion domeninin başlanması. Elm 283:1339–1343. doi:10.1126/science.283.5406.1339.Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

13.↵Speransky VV, Taylor KL, Edskes HK, Wickner RB, Steven AC. 2001. Saccharomyces cerevisiae-nin [Ure3] hüceyrələrində prion filament şəbəkələri. J Cell Biol 153:1327–1336. doi:10.1083/jcb.153.6.1327.Abstract/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

14.↵Kuşnirov VV, Vişnevskaya AB, Aleksandrov İ.M., Ter-Avanesyan MD. 2007. Prion və qeyri-prion amiloidləri: maya Sup35 zülalından ilhamlanan müqayisə. Prion 1:179–184. doi:10.4161/pri.1.3.4840.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

15.↵Saupe SJ. 2011. Podospora anserina-nın [Het-s] prionu və onun heterokaryon uyğunsuzluğunda rolu. Semin Cell Dev Biol 22:460–468. doi:10.1016/j.semcdb.2011.02.019.CrossRefPubMedGoogle Scholar

16.↵Wickner RB, Edskes HK, Ross ED, Pierce MM, Baxa U, Brachmann A, Shewmaker F. 2004. Prion genetikası: yeni bir gen növü üçün yeni qaydalar. Annu Rev Genet 38:681-707. doi:10.1146/annual.genet.38.072902.092200.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

17.↵Halfmann R, Jarosz DF, Jones SK, Chang A, Lancaster AK, Lindquist S. 2012. Prionlar yabanı mayalarda fenotipik irsiyyət üçün ümumi mexanizmdir. Təbiət 482:363–368. doi:10.1038/nature10875.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

18.↵Holmes DL, Lancaster AK, Lindquist S, Halfmann R. 2013. Ekoloji cəhətdən həssas prion tərəfindən maya çoxhüceyrəliliyinin irsi yenidən qurulması. Hüceyrə 153:153–165. doi:10.1016/j.cell.2013.02.026.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

19.↵Jarosz DF, Brown JCS, Walker GA, Datta MS, Ung WL, Lancaster AK, Rotem A, Chang A, Newby GA, Weitz DA, Bisson LA, Lindquist S. 2014. Krallıqlar arası kimyəvi rabitə irsi, maddələr mübadiləsinin qarşılıqlı faydalı prion əsaslı transformasiyası. Hüceyrə 158:1083–1093. doi:10.1016/j.cell.2014.07.025.CrossRefPubMedGoogle Scholar

20.↵Wickner RB, Shewmaker FP, Bateman DA, Edskes HK, Gorkovskiy A, Dayani Y, Bezsonov EE. 2015. Maya prionları: quruluş, biologiya və prionlarla işləmə sistemləri. Microbiol Mol Biol Rev 79:1–17. doi:10.1128/MMBR.00041-14.Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

21.↵Manjrekar J. 2017. Epigenetik miras, prionlar və təkamül. J Genet 96:445–456. doi:10.1007/s12041-017-0798-3.CrossRefGoogle Scholar

22.↵Wickner RB, Edskes HK, Roberts BT, Baxa U, Pierce MM, Ross ED, Brachmann A. 2004. Prionlar: genlər və yoluxucu varlıqlar kimi zülallar. Genes Dev 18:470-485. doi:10.1101/gad.1177104.PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

23.↵Roberts BT, Wickner RB. 2003. İrsi fəaliyyət: kovalent avtoaktivləşmə ilə yayılan prion. Genes Dev 17: 2083-2087. doi:10.1101/gad.1115803. Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

24.↵Roberts BT, Wickner RB. 2004. Prionun yeni növü: öz modifikasiyası üçün zəruri olan dəyişdirilmiş zülal. Hüceyrə dövrü 3:100–103. doi:10.4161/cc.3.2.642.CrossRefPubMedGoogle Scholar

25.↵Cancellotti E, Mahal SP, Somerville R, Diack A, Brown D, Piccardo P, Weissmann C, Manson JC. 2013. PrP-də post-translational dəyişikliklər transmissiv süngərvari ensefalopatiya ştamm xüsusiyyətlərini dəyişdirir. EMBO J 32:756–769. doi:10.1038/emboj.2013.6.Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

26.↵Chakravarty AK, Smejkal T, Itakura AK, Garcia DM, Jarosz DF. 2020. İrsi gen ifadə proqramını aktivləşdirən qeyri-amiloid prion hissəcik. Mol Cell 77:251–265.e9. doi:10.1016/j.molcel.2019.10.028.CrossRefGoogle Scholar

27.↵Harvey ZH, Chakravarty AK, Futia RA, Jarosz DF. 2020. Prion epigenetik keçid aktiv xromatin vəziyyəti yaradır. Hüceyrə 180:928–‐‐940.e14. doi:10.1016/j.cell.2020.02.014.CrossRefGoogle Scholar

28.↵Badelt S, Flamm C, Hofacker IL. 2016. Prionlike davranışlı dairəvi RNT-nin hesablama dizaynı. Artif Life 22:172–184. doi:10.1162/ARTL_a_00197.CrossRefGoogle Scholar

29.↵Ferre-D’Amaré AR, Scott WG. 2010. Kiçik özünü parçalayan ribozimlər. Cold Spring Harb Perspect Biol 2:a003574. doi:10.1101/cshperspect.a003574.Abstract/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

30.↵Ramesh A, Winkler WC. 2014. Metabolit bağlayan ribozimlər. Biochim Biophys Acta 1839:989–994. doi:10.1016/j.bbagrm.2014.04.015.CrossRefGoogle Scholar

31.↵Ferre-D’Amaré AR. 2011. GlmS ribozyme-riboswitch tərəfindən koenzimdən istifadə kiçik molekullar tərəfindən RNT kimyasının ilkin genişlənməsini təklif edir. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 366:2942–2948. doi:10.1098/rstb.2011.0131.CrossRefPubMedGoogle Scholar

32.↵Tinsley RA, Furchak JRW, Walter NG. 2007. Trans-aktiv glmS katalitik riboswitch: kilidlənmiş və yüklənmişdir. RNT 13:468–477. doi:10.1261/rna.341807. Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

33.↵Lau MWL, Ferré-D’Amaré AR. 2013. In vitro təkamülə uğramış glmS ribozimin yabanı tipli qatı var, lakin koenzimdən asılılığını itirir. Nat Chem Biol 9:805–810. doi:10.1038/nchembio.1360.CrossRefGoogle Scholar

34.↵Diener TO. 2003. Viroidlərin kəşfi - şəxsi perspektiv. Nat Rev Microbiol 1:75–80. doi:10.1038/nrmicro736.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

35.↵Elena SF, Dopazo J, Flores R, Diener TO, Moya A. 1991. Viroidlərin filogeniyası, viroidşəkilli peyk RNT-ləri və hepatit delta virus RNT-nin viroidə bənzər sahəsi. Proc Natl Acad Sci U S A 88:5631–5634. doi:10.1073/pnas.88.13.5631.Abstract/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

36.↵Flores R, Grubb D, Elleuch A, Nohales MÁ, Delgado S, Gago S. 2011. Viroidlərin, viroidə bənzər peyk RNT-lərin və hepatit delta virusunun yuvarlanan dairəvi replikasiyası: mövzu üzrə variasiyalar. RNT Biol 8:200–‐206. doi:10.4161/rna.8.2.14238.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

37.↵Daròs JA, Flores R. 1995. Bitkilərdən retroviroidə bənzər elementin identifikasiyası. Proc Natl Acad Sci U S A 92:6856–6860. doi:10.1073/pnas.92.15.6856. Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

38.↵Vera A, Daròs JA, Flores R, Hernández C. 2000. Bitkinin retroviroidinə bənzəyən elementin DNT-si bitki pararetrovirusunun genomunda müxtəlif yerlərə birləşir və ardıcıl silmələrlə çoxlu formalar göstərir. J Virol 74: 10390–10400. doi:10.1128/jvi.74.22.10390-10400.2000. Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

39.↵Hegedus K, Dallmann G, Balázs E. 2004. Retroviroidə bənzər elementin DNT forması özü ilə və bitki genomu ilə rekombinasiya hadisələrində iştirak edir. Virusologiya 325:277-286. doi:10.1016/j.virol.2004.04.035.CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Scholar

40.↵Hammann C, Luptak A, Perreault J, de la Peña M. 2012. Hər yerdə yayılmış çəkic başı ribozim. RNT 18:871–885. doi:10.1261/rna.031401.111.Abstrakt/PULSUZ Tam MətnGoogle Scholar

41.↵Bussière F, Ledû S, Girard M, Héroux M, Perreault J-P, Matton DP. 2003. Bitki genlərini təsirsiz hala gətirmək üçün effektiv cis-trans-cis ribozyme kasetinin hazırlanması: cis-trans-cis özünü parçalayan ribozim kaseti. Bitki Biotechnol J 1:423–435. doi:10.1046/j.1467-7652.2003.00039.x.CrossRefPubMedGoogle Scholar

42.↵Webb C-HT, Lupták A. 2018. Genişləndirilmiş HDV kimi ribozimlər tərəfindən trans parçalanmasının kinetik parametrləri və genomik trans-yarılan RNT-lərin kəşfi perspektivi. Biokimya 57:1440–1450. doi:10.1021/acs.biochem.7b00789.CrossRefGoogle Scholar

43.↵Huang X, Zhao Y, Pu Q, Liu G, Peng Y, Wang F, Chen G, Sun M, Du F, Dong J, Cui X, Tang Z, Mo X. 2019. Trans-parçalanmanın hüceyrədaxili seçimi çəkic başı ribozimləri. Nuklein turşuları Res 47:2514–2522. doi:10.1093/nar/gkz018.CrossRefGoogle Scholar

44.↵Çex B, Hannon GJ. 2016. Hamısını idarə etmək üçün bir döngə: stolüstü tennis dövrü və piRNA ilə idarə olunan susdurma. Trends Biochem Sci 41:324–337. doi:10.1016/j.tibs.2015.12.008.CrossRefPubMedGoogle Scholar

45.↵Çex B, Munafò M, Ciabrelli F, Eastwood EL, Fabry MH, Kneuss E, Hannon GJ. 2018. piRNA ilə idarə olunan genom müdafiəsi: biogenezdən susdurmaya qədər. Annu Rev Genet 52:131–157. doi:10.1146/annurev-genet-120417-031441.CrossRefGoogle Scholar

46.↵Rechavi O, Lev I. 2017. Caenorhabditis elegans-da transgenerasiyalı kiçik RNT irsiyyətinin prinsipləri. Curr Biol 27:R720–R730. doi:10.1016/j.cub.2017.05.043.CrossRefGoogle Scholar

47.↵Battaglia E. 2005. Prion, protean, proteo-konformer: terminoloji təhlil. Rend Fis Acc Lincei 16:5–17. doi:10.1007/BF02904737.CrossRefGoogle Scholar

48.↵de la Peña M. 2018. Özünü parçalayan çəkic başlı ribozimlər vasitəsilə eukaryotlarda dairəvi RNT biogenezi, səh 53-63. Xiao J-də (ed), Dairəvi RNT-lər. Springer Sinqapur, Sinqapur. Google Scholar


Viroidlərin və virusoidlərin multimerik artı və mənfi formalarının müqayisəsi

Viroidlərin və virusoidlərin təkrarlanma mexanizmini araşdırmaq üçün yoluxmuş bitkilərin nuklein turşusu ekstraktlarında hər qrupun üç üzvünün replikasiya aralıq məhsullarını müqayisə etdik. Viroidlər avokado günəş ləkəsi viroidi (ASBV), sitrus ekzokortis viroidi (CEV) və kokos kadang kadang viroidi (CCV) idi. Virusoidlər məxmər tütün ləkəsi virusundan (VTMoV), solanum nodiflorum mottle virusundan (SNMV) və yonca keçici zolaq virusundan (LTSV) idi. Aralıq məhsulların təhlili rekombinant DNT klonlarından hazırlanmış tək zəncirli DNT və RNT zondları ilə Şimal hibridləşdirmə texnikası ilə aparılmışdır. Əldə edilmiş nəticələr viroid və virusoid replikasiyasının cari modelləri baxımından müzakirə edilir.

Artı RNT növləri yalnız monomer və dimer növlərinin tapıldığı CEV istisna olmaqla, həmişə əsas komponent olan tam uzunluqlu viroid və ya virusoid vahidinə əsaslanan dekamerlərə qədər oliqomerik seriyadan ibarət idi. ASBV və VTMoV və SNMV virusoidləri halında, əsas oliqomerik seriyanın üzərinə kiçik, multimerik komponentlər seriyası (X-zolağı) qoyulmuşdur.

Tamamlayıcı mənfi növlərin aşkarlanması və xarakterizə edilməsi daha çətin oldu, hər bir viroid və virusoid Şimali hibridləşmədə unikal nümunə nümayiş etdirdi. Bununla belə, onların hamısı vahid uzunluqdakı mənfi növlərdən daha böyük idi. Bundan əlavə, ASBV və CEV-də artı X-zolağına bənzər mənfi növlər aşkar edilmişdir. Bu işdə rast gəlinən eksperimental çətinliklər həddindən artıq tamamlayıcı üstəgəl növlərin mövcudluğunda Şimal analizi ilə mənfi növlərin aşkarlanması problemi baxımından müzakirə edilir.


6.4: Viroidlər, Virusoidlər və Prionlar - Biologiya

Alqoritm üç nümunəyə tətbiq edilir. Alqoritmi yoxlamaq üçün strukturu ədəbiyyatdan yaxşı məlum olan İİV-in REV-ə cavab verən elementi seçilmişdir. İkinci nümunə, xiyar mozaika viruslarının genomik tək-zəncirli RNT-lərinin 3' terminal seqmentidir, əlaqəli brom mozaika virusuna bənzər bir quruluş gözlənilirdi və təsdiqləndi. Üçüncü nümunə, müxtəlif orqanizmlərin prion-protein mRNT-sidir ki, bu mRNT-nin quruluşu məlum deyil. Alqoritmin tətbiqi ilə prion-protein mRNT-də yüksək dərəcədə qorunan saç sancaqları tapıldı. Giriş

İstifadə olunan abbreviaturalar: bp, baz-cüt nt, nukleotidlər ssRNA, tək zəncirli RNT ORF, açıq oxu çərçivəsi UTR, tərcümə olunmamış bölgə

PrP prionların əsas komponentidir (bax: Prusiner, 1994), insanlarda və heyvanlarda bir sıra neyrodegenerativ xəstəliklərə, o cümlədən qoyunlarda skrapi, iribuynuzlu mal-qarada iribuynuzlu süngər ensefalopatiyası (BSE) və insanlarda Creutzfeldt-Jakob xəstəliyinə (CJD) səbəb olur. . Prion infeksiyası zamanı, naməlum bir proseslə bir xromosom geni ilə kodlanan PrP C-nin hüceyrə izoformundan PrP Sc ilə təyin olunmuş scrapie vəziyyətində PrP-nin anormal izoformu istehsal olunur. İntensiv tədqiqatlara baxmayaraq, PrP C və PrP Sc kimyəvi tərkibi arasında fərqlər aşkar edilməmişdir (Stahl et al., 1993). Beləliklə, PrP C-nin PrP Sc-yə çevrilməsinin mənşəyi kimi sadəcə konformasiya dəyişikliyi cəlbedici bir modeldir (nəzarət üçün Prusiner, 1994-ə baxın). Ola bilər ki, PrP mRNA-dakı ehtimal struktur elementləri tərcümə zamanı zülalın ardıcıl qatlanmasının kinetikasına təsir edir və infeksiya prosesi həmin struktur elementlər vasitəsilə hərəkət edir. Bir PrP mRNA-da, yəni insanda potensial kök loop strukturu müzakirə edilmişdir (Wills & Hughes, 1990).

Bununla belə, PrP mRNA-nın struktur elementləri bütün prion xəstəliklərinin inkişafı üçün funksional olaraq uyğun hesab edilirsə, bu xüsusiyyət bu sinif xəstəliyə həssas olan hər növdə tapılmalıdır. Buna görə də yeni alqoritm PrP mRNT-ni təkamüllə qorunan ikincil strukturlar üçün yoxlamaq üçün tətbiq olunacaq.

Prion zülalının mRNT-də struktur elementlərinin proqnozlaşdırılması

EMBL məlumat bankından aşağıdakı növlərin 23 PrP mRNA ardıcıllığı mövcud idi: üç gəmirici (siçan, hamster, siçovul), iki gövşəyən heyvan (mal-qara, qoyun), insan və dörd meymundan ibarət 17 qeyri-insan primatı (qoril, chim-panzee, gibbon, orangutan), yeddi köhnə dünya meymun açarı (kolobus, presbytis, babun, mandrill, rhesus macaque, Macaca arctoides, Afrika yaşıl meymunu) və altı yeni dünya meymunu (hörümçək, dələ, kapuçin, aotes) , marmoset, titi). RNAfold və LinAll proqramları ilə bu molekulların ayrı-ayrı ikincili strukturlarının hesablanması nəticəsində məlum oldu ki, ikinci dərəcəli strukturun termodinamik cəhətdən sabit elementləri əsasən ORF daxil olmaqla 5' bölgəsində yerləşir. Bunun əksinə olaraq, daha az G + C məzmunlu 3' UTR (hamster ardıcıllığının ORF-də 41% G + C və 53% G + C) əsasən tək tellidir. Nümunə olaraq, insan və hamster PrP mRNA-larının hesablanmış ikincil strukturları Şəkil 5-də göstərilmişdir.

23 ardıcıllığın CLUSTAL V ilə uyğunlaşdırılması (Higgins & Sharp, 1988 Higgins, 1994) 1100 nt fraqmentdə əhəmiyyətli homologiya göstərdi (nt -42 ilə -10 arasında başlayan və nt 788 ilə bitən fərdi ardıcıllıqların başlanğıc sayı 1039 arasında ORF). ORF ehtiva edən bu fraqmentlər sonrakı tədqiqatlar üçün seçilmişdir. Onların uzunluğu 735 ilə 795 nt arasındadır və yüksək dərəcədə homologiya göstərmişdir (74 ilə 97%). Ayrı-ayrı fraqmentlərin ikinci dərəcəli struktur paylamaları 50°C-də RNAfold ilə hesablanmışdır. Yuxarıda qeyd olunan uyğunlaşdırma ilə konsensus baza-cüt ehtimal matrisi hesablanmış və Şəkil 6-da nöqtə qrafiki kimi təqdim edilmişdir.

Təəccüblüdür ki, nöqtə sxemi göstərir ki, PrP mRNA-ları fərdi PrP mRNA-lar üçün proqnozlaşdırıldığı kimi həm yüksək ardıcıllığın qorunma dərəcəsinə, həm də yüksək baza cütləşməsinə baxmayaraq, yalnız çox az mövqedə konservləşdirilmiş struktur elementləri ehtiva edir (Şəkil 5). Bu nöqtə sxemindən biz konservləşdirilmiş struktur elementlərin namizədləri kimi müəyyən etdik (HP A-dan E) onların müxtəlif orqanizmlərdə baş verməsi Cədvəl 1-də verilmişdir. Yalnız HP C bütün ardıcıllıqlarda mövcuddur və əsas cütləşmənin yüksək ehtimalını göstərir. ən çox ardıcıllıq. Nukleotid mübadiləsi sayəsində HP C gövdəsinin təfərrüatlı strukturu növ qrupları arasında fərqlənir (Şəkil 7), bununla belə, bütün əsas cütləri qorumaq və ya bərpa etmək meyli mövcuddur. Xüsusilə HP C-nin dövrəsi yüksək dərəcədə qorunur və kapuçin və marmoset ardıcıllıqları istisna olmaqla, H pirimidin olmaqla 5'-ACCHCA-3' ardıcıllığına malikdir. HP C ORF-nin başlanğıcına nisbətən nt 140-dan 165-ə qədər (gövşəyənlər üçün nt 149-174) yerləşir. Amin turşusu səviyyəsində HP C dövrəsinin 5'-CCH-3 üçlüyü səkkiz amin turşusunun beş, demək olar ki, mükəmməl tandem təkrarından ibarət olan oktarepat bölgəsinin ilk amin turşusunu təmsil edir. Şəkil 5. 50°C-də RNAfold tərəfindən proqnozlaşdırıldığı kimi insan (solda) və hamsterin (sağda) PrP mRNA-nın optimal ikinci dərəcəli strukturunun sxematik təsvirləri.

Şəkil 6. ORF daxil olmaqla 23 PrP mRNA fraqmentinin konsensus nöqtəsi. Ayrı-ayrı əsas cüt nöqtə qrafikləri 50°C-də RNAfold ilə hesablanmış və CLUSTAL tərəfindən hazırlanmış uyğunlaşdırmaya uyğun olaraq üst-üstə qoyulmuşdur. Nöqtələrin ölçüsü əsas cüt ehtimalının kub gücünə mütənasibdir (a = 3, b = 1) beləliklə, aşağı ehtimallı spirallar sıxılır. Çirklənmiş sahələr artan qaranlıq boşluqlarla uyğunlaşmadakı boşluqları göstərir. HP A-dan E kimi işarələnmiş saç sancaqlarının əsas cütləşmə ehtimalı yüksəkdir və qorunur.

Cədvəl 1. PrP mRNA Növlərində qorunan beş saç sancağının (HP A-dan E) fərdi əsas cütləşmə ehtimallarının müqayisəsi HP Gəmiricilər Mal-qara, qoyun İnsan, meymunlar OW meymunlar NW meymunlar A +++ - - +(-)a +(- )b B ++ +++ +(++)a ++ - (+)a C +++(++)a + +++(++)a +++ +++(++)b D - ++ +++ +++ +++(++)a E ++(+)a - +++ +++ +++(++)a Saç sancaqları əsas cütləşmə ehtimalı ilə mövcuddur ən azı 0,8 (+++), 0,03 və 0,8 (++), 0,001 və 0,03 (+) arasında və 0,001 (-) arasında.a Mötərizədə ikinci dəyər qrupun qalan hissəsindən fərqlənən bir növü təmsil edir. b Mötərizədə ikinci dəyər qrupun qalan hissəsindən fərqlənən iki növü təmsil edir.

Şəkil 7. PrP mRNA-ların C saç sancağının sxematik təsvirləri:

Geniş qəbul edilmiş prion fərziyyəsinə (Prusiner, 1982) görə, PrP C hüceyrə formasından PrP Sc izoformunun əmələ gəlməsi prion infeksiyası və patologiyası üçün əsas hadisədir. PrP Sc əmələ gəlməsinin molekulyar mexanizmi məlum deyil. Prion infeksiyası üçün vacib olan xüsusi bir nuklein turşusunun mövcudluğuna dair heç bir dəlil yoxdur (bax: Riesner, 1991 Kellings et al., 1992) və iki izoforma arasında heç bir kimyəvi fərq tapılmadı (Stahl et al., 1993) . Beləliklə, iki PrP izoformunun yalnız zülal konformasiyasında fərqləndiyi təklif edildi (nəzərdən keçmək üçün Prusiner, 1994-ə baxın). Baxmayaraq ki, PrP C və PrP Sc arasında ölçülə bilən uyğunlaşma fərqləri yavaş-yavaş post-tərcümə prosesində əmələ gəlsə də, yalnız bir neçə PrP molekulundan ibarət ola biləcək belə bir keçid üçün nüvənin artıq proses zamanı formalaşması ehtimalı heç vaxt istisna edilməmişdir. tərcümə prosesini və PrP mRNA strukturunun zülal strukturunun formalaşmasına təsir göstərə biləcəyini.

Xüsusilə, həssas növlərin PrP mRNA-ları arasında struktur motivlərin qorunması bu motivlər üçün potensial bioloji funksiyaya işarə edə bilər. PrP mRNA strukturu prionların infeksiya və ya patogenez mexanizmində iştirak etməsə belə, PrP C ifadəsinin tənzimlənməsində rol oynaya bilər. Hər iki halda bu problem yeni alqoritmin tətbiqi üçün bizə cəlbedici görünürdü. Fərdi PrP mRNA-larının minimal enerji qatlanması ORF daxilində yüksək dərəcədə struktur formalaşması və daha yüksək A + U məzmununun nəticəsi olaraq daha az strukturlaşdırılmış 3' UTR aşkar etdi. Həm fərdi mRNT ardıcıllıqlarında ikinci dərəcəli strukturun yüksək dərəcəsindən, həm də yüksək ardıcıllıq homologiyasından fərqli olaraq, PrP mRNT ansamblında yalnız çox az struktur elementin qorunduğu aşkar edilmişdir. PrP mRNA-nın xüsusiyyətləri CMV RNT-nin xüsusiyyətləri ilə müqayisə edilərsə, bu xüsusiyyət diqqətəlayiq görünür.

Baxmayaraq ki, bütün CMV RNT-lərinin ardıcıl homologiyası cəmi 72 (213)% olsa da, yüksək dərəcədə qorunmuş ümumi struktur əldə edilə bildi, ORF-də 86(26)% homologiyaya baxmayaraq, PrP mRNA-da müqayisə edilə bilən heç nə tapılmadı. Buna görə də belə nəticəyə gəlmək lazımdır ki, Şəkil 5-də göstərildiyi kimi ətraflı PrP mRNT strukturu bioloji əhəmiyyət daşımır və yalnız təkamüllə qorunan saç tıxac strukturları (HP A-dan E) nəzərə alınmalıdır. Onlardan üçü (HP A-dan C-yə qədər) oktarepat bölgəsinin 5' klasterində ORF-də yerləşir və ikisi (HP D və E) dayanma kodonuna yaxın daha aşağı axında yerləşir.

İnsan PrP mRNT ardıcıllığının əvvəlki tədqiqatlarında (Wills & Hughes, 1990 Wills, 1992) oktarepat bölgəsinin prion xəstəliklərinin inkişafı üçün mümkün olan struktur elementləri ehtiva etdiyi və hüceyrə zülallarının bu bölgəyə bağlanması barədə məlumat verilmişdir. Schroß der et al., 1994). Təkamül mühafizəsi kontekstində bu strukturları təsdiqləmək mümkün olmadı. Buna görə də, bu elementlərin RNT səviyyəsində struktur hədəf kimi çıxış etməsi ehtimalı azdır. mRNT-nin kodlaşdırma bölgəsində RNT-nin ikincil quruluşunun qorunmasını araşdırarkən, amin turşusunun qorunmasının təsirini nəzərə almaq lazımdır. Konservləşdirilmiş mRNT struktur motivi amin turşusu ardıcıllığı üçün kodon istifadəsinin sadəcə təsadüfidirmi? Bu, ya kök bölgələrində kompensasiyaedici baza mübadiləsini axtarmaq və ya mRNT-nin ümumi kodon istifadəsini struktur elementdə istifadə olunan kodonlarla müqayisə etməklə yoxlanıla bilər.

Amin turşusu ardıcıllığını qoruyarkən, struktur elementdə kompensasiyaedici əsas mübadiləsi yalnız kodonların yırğalanma mövqeləri arasında müəyyən əsas cütləri əmələ gəldikdə mümkündür. Bu, HP C-də belə deyil (Şəkil 7-dəki simvollara baxın). HP C-də kodon istifadəsinin tədqiqi, gövdənin 5' hissəsində ümumi kodonların daha çox istifadə edildiyini aşkar etdi. Bunun əksinə olaraq, üç qlisin kodonunu ehtiva edən kökün 3' hissəsi bütün kodonların 70% -ində GGU-dan istifadə edir, baxmayaraq ki, bu kodon ümumiyyətlə 30% -dən aşağı istifadə olunur. Bundan əlavə, döngənin ilk prolin kodonunda yırğalanma bazası üçün aşkar bir seçim təzyiqi var. Təxminən 20% kodon istifadəsinə baxmayaraq, bütün 23 ardıcıllıqla CCA tərəfindən kodlanır, halbuki bitişik prolində CCU, CCC və CCA istifadə olunur. Buna görə də belə nəticəyə gəlirik ki, ORF-də qorunan nuklein turşusu strukturları kodon istifadəsinin təsadüfi deyil, nuklein turşusu strukturu üçün seçim məhsuludur.

Beş qorunmuş saç sancaqları arasında HP C tədqiq edilmiş ardıcıllıqların əksəriyyətində yüksək əsas cütləşmə ehtimalı ilə mövcuddur. HP C gövdəsinin cüzi dəyişkənliyindən fərqli olaraq, onun döngə bölgəsi yüksək qorunan 5'-AC-CHCA- 3' ardıcıllığı ilə formalaşır. Beləliklə, HP C-nin gövdəsi RRE-nin 1-ci gövdəsi üçün təklif edildiyi kimi, qlobal molekulyar strukturdan yalnız qorunan döngə bölgəsini ifşa etmək üçün cavabdeh ola bilər (yuxarıya bax). Döngə hüceyrə zülallarına və ya hətta PrP-nin yoluxucu izoformuna bağlanmaq üçün əsas hədəf element kimi xidmət edə bilər. Prion xəstəliklərinin inkişafı və yoluxucu PrP Sc əmələ gəlməsi zamanı HP C-nin (və digər konservləşdirilmiş saç sancaqlarının) başqa bir potensial funksiyası mRNT ikincili strukturunun zülal konformasiyasına ümumi təsiri ilə əlaqələndirilə bilər.

Polipeptid zəncirinin öz yerli üçölçülü strukturuna in vivo qatlanması ardıcıl prosesdir (bax: Jaenicke, 1993). Bəzi zülalların konformasiyasının tərcümənin sürətindən və kinetikasından asılı olduğu iddia edilir ki, bu da tərcümə edilmiş mRNT-nin struktur elementlərinin mövcudluğu və sabitliyindən təsirlənir (Purvis et al., 1987). Tərcümə başlanğıcı ribosomların giriş yerinə yaxın strukturlara ən həssasdır (Kozak, 1989), lakin kodlaşdırma bölgəsində daha 3' yerləşən strukturlar hələ də tərcümənin effektivliyini azaldır (Liebhaber et al., 1992). Escherichia coli-nin MS2 örtük zülalı üçün mRNT-nin ikincil strukturu və kodon istifadəsi nəticəsində yaranan translyasiya fasilələri ilə zülal qatlanmasının modulyasiyası təklif edilmişdir (Guisez et al., 1993). PrP mRNA tərcüməyə və bununla da PrP-nin uyğunlaşmasına yaxşı təsir göstərə bilər.

İstinadlar

R. Huber tərəfindən redaktə edilib (5 sentyabr 1995-ci ildə alınıb, yenidən işlənmiş formada 26 fevral 1996-cı ildə qəbul edilib, 4 mart 1996-cı ildə qəbul edilib)
Bu sənəd üçün bir Şəkildən ibarət əlavə material JMB Online-dan əldə edilə bilər.


Prion xəstəliklərinin növləri

1. İnsanda prion xəstəlikləri

  • Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi (CJD)
    • Prion xəstəliyinə görə subakut süngərvari ensefalopatiya və ya nörokoqnitiv pozğunluq da adlanır.
    • CJD ölümcül degenerativ beyin xəstəliyidir və ilk dəfə 1920-ci ildə aşkar edilmişdir.
    • Bu xəstəliyin əlamətlərinə yaddaş problemləri, davranış dəyişiklikləri, zəif koordinasiya, görmə pozğunluğu, demans, qeyri-iradi hərəkətlər, korluq, zəiflik və koma daxildir.
    • Əksər hallarda bu xəstəlik kortəbii şəkildə baş verir və bəzi hallarda bir insanın valideynlərindən miras qalır.
    • CJD-nin müalicəsi yoxdur.
    • Əksər hallarda bu xəstəlik 60 yaşdan yuxarı insanlara təsir göstərir.
    • Bu xəstəlik transmissiv süngər ensefalopatiya kimi təsnif edilir.
    • CJD çirklənmiş yığılmış insan beyni məhsulları, buynuz qişa greftləri, dural greftlər və ya elektrod implantları və insan böyümə hormonu vasitəsilə ötürülə bilər.
    • kimi üç növ CJD var Sporadik (sCJD), bu, prion-proteinin kortəbii səhv qatlanması səbəbindən baş verir.Ailə (fCJD), prion-protein genində irsi mutasiya nəticəsində baş verir. CJD əldə etdi, bu, yoluxmuş şəxsin çirklənmiş toxuması ilə birbaşa təmasda baş verə bilər.
    • Gerstmann-Sträussler-Scheinker sindromu ilk dəfə 1936-cı ildə bildirilmişdir.
    • Nadir, adətən ailəvi, ölümcül neyrodegenerativ xəstəlikdir.
    • Bu xəstəlik yalnız 20 yaşdan 60 yaşa qədər olan xəstələrə təsir göstərir.
    • Transmissiv süngərvari ensefalopatiyalar (TSE) kimi təsnif edilir.
    • Semptomlara mütərəqqi ataksiya, piramidal əlamətlər və hətta yetkinlərdə başlayan demans daxildir.
    • Bu, yuxu problemi ilə nəticələnən və zamanla pisləşən nadir bir xəstəlikdir.
    • Bu xəstəliyin digər əlamətləri nitq problemləri, koordinasiya problemləri, demans və ölümdür.
    • Bu, PrPC proteinini kodlayan genin mutasiyası ilə baş verir.
    • kimi bu xəstəliyin iki forması var ölümcül ailə yuxusuzluğu (FFI), otozomal dominant olan və sporadik ölümcül yuxusuzluq (sFI) bu irsi mutasiya ilə bağlıdır.
    • Bu yuxu tədqiqatı və PET skaneri ilə diaqnoz edilə bilər.
    • Çox nadir, sağalmaz və ölümcül neyrodegenerativ xəstəlikdir.
    • Bu xəstəliyə Papua Yeni Qvineyanın Fore xalqında rast gəlinir.
    • Bu, ötürülən süngər formalı ensefalopatiyadır (TSE).
    • Semptomlara mütərəqqi serebellar ataksiya və ya əzələ hərəkətləri üzərində koordinasiya və nəzarətin itirilməsi daxildir.
    • Kuru termini kuria və ya guria (“silkələmək”) sözlərindən ibarətdir. Kúru özü "titrəmək" deməkdir.
    • Bu xəstəliyə “gülmə xəstəliyi” də deyirlər.
    • Bu xəstəlik proteaz həssas prionopatiya kimi də tanınır.
    • Bu xəstəlik hər 100 milyon insandan yalnız 2 və ya 3-də rast gəlinir.
    • Semptomlar nitq çatışmazlığı (afaziya və/və ya dizartriya) və mütərəqqi koqnitiv və motor tənəzzül (demans, ataksiya, parkinsonizm, psixoz, afaziya və əhval-ruhiyyənin pozulması)dır.
    • Bu xəstəlik yalnız 70 yaşdan yuxarı insanlara təsir göstərir.

    Digər xəstəliklərə ailəvi süngər ensefalopatiyası, iatrogenik Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi (iCJD), Variant Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi (vCJD), Family Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi (fCJD), Sporadik Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi (s) daxildir.

    2. Heyvanlarda prion xəstəlikləri

    • Scrapie
      • Bu qoyun və keçilərin sinir sistemlərinə təsir edən ölümcül, degenerativ xəstəlikdir.
      • Bu, ötürülən süngər formalı ensefalopatiyadır (TSE).
      • Bu xəstəlik insanlara keçmir.
      • Bu xəstəliyin simptomları arasında dodaq döymələri, yerişlərin dəyişməsi, konvulsiv çökmə və daşlara, ağaclara və ya çəpərlərə qarşı qıvrımlarını sıyırmaq daxildir.
      • Skrapi xəstəliyinin ötürülməsinin qarşısını almağın ən təsirli yolu karantinə almaq və təsirlənənləri öldürməkdir.
      • Bu xəstəliyə dəli dana xəstəliyi də deyilir.
      • Bu mal-qaranın neyrodegenerativ xəstəliyidir.
      • Bu xəstəliyin simptomları arasında anormal davranış, gəzinti problemi və kilo itkisi daxildir.
      • Bu xəstəliyin inkubasiya müddəti dörd-beş ildir.
      • Bu xəstəlik, çirklənmiş qidaları istehlak etməklə insanlara Creutzfeldt-Jakob xəstəliyi (vCJD) variantı şəklində ötürülə bilər.
      • Dəli dəvə xəstəliyi kimi də tanınır və dəli dana xəstəliyinə bənzəyir.
      • Bu xəstəlik dəvələrə təsir edir.
      • Zombi maral xəstəliyi kimi də tanınır və ötürülən süngərvari ensefalopatiyadır (TSE).
      • Bu xəstəlik qatır maralını, ağ quyruqlu maralları, al maralları, sika marallarını, uzunqulaqları, karibuları və sığınları təsir edir.
      • Bu xəstəliklərin əlamətlərinə xroniki arıqlama və beyin zədələri ilə uyğun gələn, zamanla ağırlaşan, həmişə ölümlə nəticələnən klinik əlamətlər daxildir.
      • Bu xəstəliyə yoluxmuş heyvanların beyni, onurğa beyni, gözləri, dalağı, badamcıqları, limfa düyünləri istehlak edildikdə ötürülə bilər.

      Digər xəstəliklərə dəvəquşu təsir edən süngərvari ensefalopatiya (transmissiya olub-olmadığı bilinmir) daxildir. Ekzotik dırnaqlı ensefalopatiya (EUE) Nyala, Oriks, Böyük Kuduya təsir göstərir. Pişik süngər ensefalopatiyası (FSE) pişikləri təsir edir. Transmissiv mink ensefalopatiyası (TME) Minkə təsir göstərir.


      6.4: Viroidlər, Virusoidlər və Prionlar - Biologiya

      Viroidlər müəyyən bitkiləri yoluxdura bilən dairəvi, tək zəncirli, kodlaşdırmayan RNT-lərdir. Viroidlər heç bir peptid və ya zülal üçün kodlaşdırmadığından, replikasiya, emal və ya nəql kimi əksər bioloji funksiyalar üçün ev sahibinin zülallarından istifadə etməlidirlər. Buna görə də, viroidlər ev sahibi maşının minimal parazitləri kimi qəbul edilə bilər. Bunun üçün viroidlər ev sahibi mexanizmə viroid RNT-nin ardıcıllığına və ya strukturuna əsaslanmalı olan müvafiq siqnalları təqdim etməlidirlər.

      Potato spindle tuber viroid (PSTVd) Pospiviroidae viroid ailəsinin tip üzvüdür. PSTVd-nin təkrarlanma dövrü asimmetrik "dönən dairə" mexanizmidir (soldakı şəklə bax). Doğma şəraitdə yetkin dairəvi, (+) telli viroid qısa spiral və ilgəklərdən ibarət çubuq kimi ikinci dərəcəli quruluşa malikdir (şəkildə yuxarıda). Bu quruluş onu nükleazlara qarşı qismən davamlı edir. Dairəvi, tək zəncirli (+)-RNT ev sahibi bitkinin DNT-dən asılı RNT polimeraz II (polII) tərəfindən oliqomerik (-)-zəpirə (şəkildə sağda) transkripsiya edilir. Transkripsiya zamanı (-)-RNT qıvrımları II (HPII) ehtiva edən termodinamik olaraq metastabil konformasiyaya çevrilir, bu (-)-zəncirli oliqomerlərin polII vasitəsilə oliqomerik (+)-zəncirlərə (şəkildə aşağıda) transkripsiyası üçün vacibdir. (+)-oliqomerlər --- 5' və 3' ucları şəkildə mavi ilə işarələnmişdir --- termodinamik cəhətdən əlavə sabit tetraloops (tl) və G ehtiva edən unikal struktur elementində host fermentləri tərəfindən işlənir: U əsas cütü (qırmızı ox), monomerlərə və dairələrə bağlanır.

      Yetkin PSTVd-nin hüceyrədaxili və sistemli nəqliyyatdan məsul olduğu düşünülür. Çubuqvari ikincili strukturun (patogenliyi modulyasiya edən bölgə PM) sol hissəsində yalnız bir neçə mutasiya ilə fərqlənən PSTVd ​​ştammları ev sahibində yüngüldən "öldürücü"yə qədər simptomlar yaradır. Şəkil eyni yaşda və PSTVd ​​infeksiyasının müddəti olan pomidor bitkilərini göstərir: birincisi peyvənd olunmamış (istehzalı), digərləri PSTVd ​​ştammını yaradan yüngül (QFA), aralıq və güclü (AS1) simptomlarla aşılanır. PSTVd ​​ilə yoluxmuş pomidor bitkilərinin standart böyüməsi ilə yanaşı, PSTVd-AS1 gövdə və yarpaqların nekrozuna qədər simptomlar göstərir.

      Viroidin səbəb olduğu patogenezin molekulyar mexanizmi indiyə qədər aydınlaşdırılmamışdır. Son bir patogenlik modeli, viroidlərin "susil" və ya mikroRNA-ların (21--24 nt uzunluğunda siRNA və ya miRNA) istehsalı üçün mənbə olması fərziyyəsinə üstünlük verir. Bunlar, məsələn, transkripsiyadan sonrakı gen susdurulması (PTGS) ilə ev sahibinin gen tənzimlənməsində qarşılıqlı əlaqə qura bilir.

      PSTVd-induksiya etdiyi siRNA-ların təhlili və onların patogenliyi ilə əlaqəsi hazırda Alexander von Humboldt Foundation tərəfindən G. Steger və J. Matouşek (Biologiya Mərkəzi, Çexiya Elmlər Akademiyası) və Məzun tərəfindən verilən ümumi qrantla dəstəklənir. Layihədə Məktəb E-Norm "Viroid təkamülü və ev sahibi bitkilərdə viroidin səbəb olduğu patogenez şəbəkələri". Q. Steger və J. Matoušek "Viroidlər və Viroidə bənzər RNT üzrə Beynəlxalq Konfransı" təşkil etdilər (2015).


      Müəyyən edilmiş Prion Xəstəlikləri

      Aşağıda bu günə qədər müəyyən edilmiş prion xəstəlikləri verilmişdir. CDC hazırda aşağıda sadalanan hər bir prion xəstəliyi haqqında məlumat təqdim etmir.

      Klassik CJD insan prion xəstəliyidir. Bu xarakterik klinik və diaqnostik xüsusiyyətləri olan neyrodegenerativ xəstəlikdir.

      vCJD klassik CJD-dən fərqli klinik və patoloji xüsusiyyətlərə malikdir. Hər bir xəstəlik prion protein geninin xüsusi bir genetik profilinə malikdir.

      Dəli İnək Xəstəliyi kimi də tanınan BSE, prion adlanan qeyri-adi ötürücü agent tərəfindən yoluxma nəticəsində mal-qaranın mütərəqqi nevroloji xəstəliyidir.

      CWD Şimali Amerika, Cənubi Koreya və Norveçin bəzi ərazilərində maral, uzunqulaq və mooselərə təsir edən prion xəstəliyidir. Şimali Amerikada həm sərbəst, həm də əsir maral populyasiyalarında tapılıb.



Şərhlər:

  1. Mautaxe

    Hardly I can believe that.

  2. Kigazuru

    Əksinə qiymətli məlumatlar

  3. Devisser

    Ümid edirəm sabah olacağı ...

  4. Kirkley

    Tənqid əvəzinə variantları yazın.

  5. Shazshura

    hamıya salam !!!!!!!!!!



Mesaj yazmaq