プリオン：特性、構造、機能、病気 - 生物学 - 2025

プリオンは、感染性因子として作用する核酸ゲノムまたは伴わないタンパク質です。「プリオン」という用語は、タンパク性感染粒子（英語のProteinaceous Infectious Particlesに由来）を意味し、神経学者でノーベル賞受賞者のスタンリーB.プルシナーによって造られました。

1982年、プロイナーと彼の同僚は、（ヒトの）クロイツフェルトヤコブ病とウシ海綿状脳症の原因を調査しながら、感染性タンパク質粒子を特定しました。

ウシプリオンタンパク質の残基。撮影および編集：23-230ロペス-ガルシア、F。、ザーン、R。、リーク、R。、ウトリッヒ、K.、RCSB、ウィキメディアコモンズ経由

これらのまれな感染性病原体は、正常細胞の膜に見られますが、誤って折りたたまれたタンパク質として、および/または異常な三次元構造を持っています。これらのタンパク質は、神経組織と脳の構造に影響を与える複数の変性疾患と非常に高い死亡率の原因となります。

それらはプリオン病とも呼ばれます。人間に影響を与える最も重要なものとして、クルスト、シュトラウスラーシャインカー病、クロイツフェルトヤコブ症候群、致命的な家族性不眠症があります。

一般的な特性

プリオンは細胞膜に存在するタンパク質構造です。これらのタンパク質は、形状やコンフォメーションが変化しています。

その増殖に関しては、スクレイピー病の場合のように、形態の変換によって達成されます。この疾患では、プリオンはPrP（C）（変更されていない構造のプリオンタンパク質）を動員して、PrP（Sc）アイソフォームへの変換を刺激します。

これにより、連鎖反応が発生し、感染性物質が拡散するため、疾患の洗浄が可能になります。この変換プロセスの発生方法はまだ不明です。

増殖可能なこれらの異常なタンパク質には、核酸がありません。この証拠は、それらがX線や紫外線に耐性があることです。これらの薬剤は核酸を簡単に分解します。

プリオン（PrP）を構成するプリオンタンパク質は、人体だけでなく他の健康な脊椎動物にも全身に見られます。これらのタンパク質は一般にプロテアーゼ（タンパク質を触媒する酵素）に耐性があります。

人体における非感染性タンパク質の正常な形態であるPrP（C）プリオンタンパク質の有用性については、ほとんどわかっていません。

しかし、一部の研究者は、マウスではこれらのタンパク質が末梢神経系の細胞のミエリン修復を活性化することを示すことに成功しています。これらの欠如は、そのような神経細胞の脱髄を引き起こすことも示されている。

構造

プリオンの構造についての知識は、主に細菌の大腸菌で行われた調査にあります。

研究により、鎖PrP（C）（正常）とPrP（Sc）（感染性）のポリペプチドは、アミノ酸の組成は同一であるが、3D構造とフォールディングが異なることが示されています。

PrP（C）

これらの非感染性プリオンは、ヒトで209アミノ酸を持っています。それらはジスルフィド結合を持っています。その構造はアルファらせんです。つまり、らせん状のアミノ酸（アルファらせん）といくつかのフラットなアミノ酸鎖（ベータシート）を持っています。

このタンパク質は遠心分離では分離できないため、沈殿しません。それは、プロテイナーゼKと呼ばれる広域スペクトルのセリンプロテアーゼによって簡単に消化されます。

PrP（Sc）

これは、PrP（C）を感染性PrP（Sc）アイソフォームに変換し、異常な構成または形状を持つ感染性タンパク質です。

その3D構造についてはほとんど知られていませんが、らせん形状がほとんどなく、フラットストランドまたはベータシートが多いことが知られています。アイソフォームへの移行は、プリオン病の重要な出来事として知られています。

特徴

細胞性プリオンタンパク質は、さまざまな臓器や組織の細胞表面にあります。体内のプリオンの生理機能についてはほとんど知られていない。それでも、マウスで行われた実験は、次のような可能な機能を示しています。

代謝型グルタミン酸受容体

PrP（C）がグルタミン酸受容体（イオンチャネル型および代謝型）と作用することが示されています。PrP（C）は、細胞表面Aβペプチドのシナプス毒性オリゴマーの受容体として関与しています。

胚発生

Murinae家族のマウスでは、プリオンタンパク質PrP（C）は、胚発生において、移植後数日以内に発現することがわかっています。

これは、それらがこれらの小さな哺乳類の発達の間に役割を果たすことを示しています。研究者によると、神経突起形成（ニューロンの軸索と樹状突起の生成）の調節に関連している役割。

それらはまた、軸索の成長に作用します。これらのプリオンタンパク質は、小脳回路の発達にも関与しています。このため、これらのPrP（C）プリオンが存在しないと、げっ歯類の運動発達が遅れると考えられています。

神経保護

遺伝子の向きによるPrP（C）の過剰発現に関する研究では、これらのプリオンが存在しないと、脳の一部の場所への血液供給に問題が発生することが判明しました（急性脳虚血）。

これはプリオンタンパク質が神経保護剤として機能することを意味します。さらに、PrP（C）の過剰発現により、虚血による損傷を軽減または改善できることが示されています。

末梢神経系

最近、末梢ミエリンの維持におけるPrp（C）の生理学的役割が発見されました。

実験室での研究中に、プリオンタンパク質がない場合、実験室のマウスは、末梢神経障害と呼ばれるもので、脳と脊髄からの情報を運ぶ神経の欠陥を開発したことが発見されました。

細胞死

プリオンに似たいくつかのタンパク質があり、これらは脳以外の体の他の部分にあります。

そのようなタンパク質の機能は、生物が（例えばバイロンによって）攻撃されているときに細胞死を開始、調節および／または制御することであり、それにより病原体の蔓延を防ぐ。

これらのタンパク質のこの独特の機能は、研究者に、病原体との戦いにおける非感染性プリオンの重要性の可能性について考えさせます。

長期記憶

米国ミズーリ州のストーアーズインスティテュートで行われた研究では、PrPプリオンが長期記憶の維持に役割を果たす可能性があることが示されました。

この研究により、特定のプリオンタンパク質を制御して、長期記憶の生理学的機能を維持することができることが明らかになりました。

幹細胞の更新

血液組織幹細胞で発現するプリオンタンパク質の調査により、これらすべての幹細胞（造血）が細胞膜でプリオンタンパク質を発現していることが明らかになりました。したがって、彼らは細胞再生の複雑で非常に重要なプロセスに参加していると考えられています。

プリオンによって引き起こされる病気

プリオン起源の病状は、進行性変性脳障害として認識されています。彼らは牛、鹿、カリブー、羊、さらには人間を攻撃することができます。

これらの疾患は、PrP（C）タンパク質の構造の変化によって引き起こされ、その特定の機能は現在も不明です。プリオンの病状は、既知の原因なしに発生する可能性があります。それらは遺伝的な遺伝的起源を持つことができ、感染性伝染性の方法で伝染することもできます。

プリオンは家族性、散発性、伝染性の病気を引き起こします。家族性プリオン病は遺伝性のものです。散発性の病状が最も一般的であり、既知の原因なしに発生します。

伝染病はまれであると考えられており、人から人へ、動物から動物へ、人から動物へ、そしてその逆も伝染します。原因は複数あり、汚染された肉の消費、共食い、輸血から、汚染された外科用機器の取り扱いまで多岐にわたります。

最も一般的なプリオン病は次のとおりです。

クロイツフェルト・ヤコブ病（CJD）

人間の間で最も一般的なプリオン病と考えられ、それは国際的な病気であり、すなわち、それは世界中に分布しています。それは遺伝性（家族性）、散発性、または感染性である可能性があります。

患者は、痴呆、ジャークまたは突然の不随意運動、および中枢神経系の障害などの症状を示します。

病気の治療と形態にもよるが、病気に罹ってから4ヶ月から2年で死亡することがある。診断は難しく、通常は剖検時に剖検時に行われます。

クロイツフェルトヤコブ病の変形例で見つかった典型的なアミロイドプラークの存在を明らかにする脳組織の光学顕微鏡写真。撮影および編集元：コンテンツプロバイダー：CDC / Teresa Hammett写真提供：Sherif Zaki; MD; 博士号; Wun-Ju Shieh; MD; 博士号; MPH、Wikimedia Commons経由

ゲルストマン・シュトラウスラー・シャインカー病

これは、遺伝性または常染色体優性感染性脳プロセスのプリオンによって引き起こされる病気です。この病気は、40歳から60歳の人に現れます。

これらの人々は、言葉（構音障害）、ジャーク、または突然の不随意運動を明瞭に表現する問題を顕在化させ、攻撃性が頻繁に見られます。

彼らは、不安定な歩行を伴う小脳変性を示します。他の症状の中でも、反射低下、難聴、視線麻痺、認知症を観察することも可能です。平均余命は約5年かそれ以上です。

プロテアーゼに対する感度が変動するプリオノパシー

これは非常にまれな疾患で、発生範囲は住民1億人あたり2〜3例です。病理は、ゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー病に似ています。

タンパク質の臨床症状は、プロテアーゼに対する耐性が低いことを示しており、いくつかはより多く、他はこれらの酵素に対して感受性が低い。

患者が示す症状は次のとおりです。言語および認知機能障害の問題、脳が動きを制御し、筋肉の協調を行う領域でのニューロンの喪失。

この疾患は高齢患者（70歳）によく見られ、感染後の推定寿命は約20か月です。

致命的な不眠症

それは遺伝性または家族性疾患であり、散発的に発生することもあります。この疾患は、遺伝性または常染色体優性突然変異が原因であることが知られています。

患者は、睡眠および睡眠の維持に関する累積的な問題、認知症、認知機能障害、高血圧症、頻脈、多汗症な​​どの症状さえも示す。

影響を受ける年齢は23歳から73歳の範囲でかなり広いですが、平均年齢は40歳です。感染後の寿命はわずか6年以上です。

クル

このプリオン病は、パプアニューギニアの住民でのみ検出されています。それは、共食いや死者を悼む儀式の文化的伝統に関連する病気であり、これらの人々は脳や人間の肉を食べる。

病気を患う人々は通常、身体のさまざまな部分で制御不能かつ無意識の動きをします。

それらは、振戦、運動の制御の喪失および筋肉協調の喪失を示す。感染者の平均余命は2年です。

動物の病気

動物のプリオンによって生成される病状には、牛海綿状脳症があります。この病気はヨーロッパで、公衆衛生で、動物で、そして影響を受けた国の経済で大混乱を引き起こしました。

動物の他の疾患には、スクレイピー、伝染性ミンク脳症、慢性消耗病（鹿）、ネコ海綿状脳症などがあります。

これらの病気は、人間に見られるものと同様に効果的な治療法がないため、感染した牛からの肉の消費の結果として発生した人間への感染後は特に予防が不可欠です。

治療

今日まで、プリオン病の既知の治療法はありません。治療は対症療法です。患者は、緩和ケアと遺伝子検査の計画を立てるようにアドバイスされ、家族のカウンセリングが推奨されます。

抗ウイルス薬、抗腫瘍薬、パーキンソン病などの疾患治療薬、免疫抑制治療薬、抗生物質、抗真菌薬、さらには抗うつ薬など、プリオン病の患者に対してさまざまな薬剤がテストされています。

しかし、現在、これらのいくつかが症状を軽減したり、患者の生存率を改善したりすることを示す証拠はありません。

防止

プリオンは、さまざまな物理的および化学的変化に耐性があります。しかしながら、汚染された外科用器具による患者の汚染を回避するために、異なる技術が採用されている。

最も一般的に使用される技術の1つは、132°Cのオートクレーブ内で機器を1時間滅菌し、次に機器を水酸化ナトリウムに少なくとも1時間浸漬することです。

一方、世界保健機関（WHO）はプリオン病の拡大を防ぐための対策を開発しました。この組織は、目、脳、腸、扁桃腺、脊髄などの禁止または潜在的に危険な組織の取り扱いに関する規範を確立しています。

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