PRIONESPRIONES

Proteínas PriónicasProteínas Priónicas

PrionesPriones Los priones o proteínas priónicas son partículas acelulares, Los priones o proteínas priónicas son partículas acelulares,

patógenas y transmisibles. patógenas y transmisibles. Se caracterizan por producir enfermedades que afectan el Se caracterizan por producir enfermedades que afectan el

SNC, denominadas encefalopatías espongiformes SNC, denominadas encefalopatías espongiformes transmisibles (EET). transmisibles (EET).

Los priones no son seres vivos. Los priones no son seres vivos. El aislamiento de priones a través del seguimiento del nivel El aislamiento de priones a través del seguimiento del nivel

de infectividad en las EET demuestra que las partículas de infectividad en las EET demuestra que las partículas infectivas están constituidas total o parcialmente por una infectivas están constituidas total o parcialmente por una forma modificada de la proteína prión. forma modificada de la proteína prión.

La proteína se expresa en varios tejidos, principalmente en La proteína se expresa en varios tejidos, principalmente en neuronas del SNC, y se une a las membrana celular externa neuronas del SNC, y se une a las membrana celular externa mediante una molécula de glicosil-fosfatidil-inositol (GPI). mediante una molécula de glicosil-fosfatidil-inositol (GPI).

No se conoce en la actualidad cómo ocurre este cambio de No se conoce en la actualidad cómo ocurre este cambio de estructura estructura in vivoin vivo y cómo es que este cambio conduce a la y cómo es que este cambio conduce a la EET.EET.

Resultados experimentales sugieren que la acción patógena Resultados experimentales sugieren que la acción patógena de los priones está muy relacionada con la forma modificada de los priones está muy relacionada con la forma modificada de una proteína natural existente en el organismo que, al de una proteína natural existente en el organismo que, al entrar en contacto con las proteínas originales, las induce, entrar en contacto con las proteínas originales, las induce, mediante un mecanismo todavía desconocido, a adoptar la mediante un mecanismo todavía desconocido, a adoptar la forma anómala del prión. forma anómala del prión.

Teorías más recientes apuntan a que los priones son Teorías más recientes apuntan a que los priones son proteínas modificadas bajo ciertas circunstancias que proteínas modificadas bajo ciertas circunstancias que favorecieron su caída a un nivel energético muy estable al favorecieron su caída a un nivel energético muy estable al oligomerizarse, lo que las hace insolubles, inmunes a las oligomerizarse, lo que las hace insolubles, inmunes a las proteasas y les cambia su conformación tridimencional.proteasas y les cambia su conformación tridimencional.

Esta “estabilidad” provoca que dichas proteínas se acumulen Esta “estabilidad” provoca que dichas proteínas se acumulen en el SNC, pero se desconoce cómo esta aparición de una en el SNC, pero se desconoce cómo esta aparición de una nueva estructura provoca enfermedades por acumulación.nueva estructura provoca enfermedades por acumulación.

De hecho, la “infección” con proteínas priónicas se debe a De hecho, la “infección” con proteínas priónicas se debe a que, al consumirse, empiezan a actuar en el tejido nervioso que, al consumirse, empiezan a actuar en el tejido nervioso como núcleos en torno a los cuales más proteínas se como núcleos en torno a los cuales más proteínas se desnaturalizan bajo su acción y se acumulan, formando desnaturalizan bajo su acción y se acumulan, formando generalmente fibrillas insolubles.generalmente fibrillas insolubles.

Historia Historia Las primeras referencias a las enf. espongiformes Las primeras referencias a las enf. espongiformes

transmisibles se remontan al siglo XVIII, cuando varios transmisibles se remontan al siglo XVIII, cuando varios ganaderos europeos describieron una enfermedad ganaderos europeos describieron una enfermedad neurodegenerativa letal que afectaba a las ovejas y a las neurodegenerativa letal que afectaba a las ovejas y a las cabras, mal al que se denominó "cabras, mal al que se denominó "scrapiescrapie “. “.

El cerebro de estos animales presentaba un aspecto de El cerebro de estos animales presentaba un aspecto de esponja, de donde proviene el término "espongiforme". esponja, de donde proviene el término "espongiforme".

A principios del siglo XX se describieron los primeros A principios del siglo XX se describieron los primeros casos de encefalopatía espongiforme en el ser humano, y casos de encefalopatía espongiforme en el ser humano, y se le bautizó como enfermedad de Creuntzfeldt-Jakob. se le bautizó como enfermedad de Creuntzfeldt-Jakob.

Posteriormente se demostró que estas enfermedades Posteriormente se demostró que estas enfermedades eran transmisibles. eran transmisibles.

El agente patógeno, el prión, fue descubierto en 1982 por El agente patógeno, el prión, fue descubierto en 1982 por Stanley Prusiner, quien demostró que se trataba de Stanley Prusiner, quien demostró que se trataba de partículas puramente proteicas sin ácido nucleico. partículas puramente proteicas sin ácido nucleico.

En 1997 le fue otorgado el Premio Nobel de Fisiología y En 1997 le fue otorgado el Premio Nobel de Fisiología y Medicina.Medicina.

Prusiner sometió los priones a distintos tratamientos para Prusiner sometió los priones a distintos tratamientos para modificar las proteínas o los ácidos nucleicos, intentando modificar las proteínas o los ácidos nucleicos, intentando alterar su capacidad infecciosa. alterar su capacidad infecciosa.

Observó que perdían infectividad si se trataban con fenol Observó que perdían infectividad si se trataban con fenol (agentes desnaturalizantes de las proteínas pero no de los (agentes desnaturalizantes de las proteínas pero no de los ácidos nucleicos), aunque eran resistentes a algunos de los ácidos nucleicos), aunque eran resistentes a algunos de los procesos de degradación proteica (como las enzimas procesos de degradación proteica (como las enzimas proteasas). Sin embargo, si los sometía a la acción de proteasas). Sin embargo, si los sometía a la acción de enzimas que atacaban específicamente a los ácidos enzimas que atacaban específicamente a los ácidos nucleicos (nucleasas para ADN y ARN), a radiación UV o a nucleicos (nucleasas para ADN y ARN), a radiación UV o a la modificación con hidroxilamina, las partículas no perdían la modificación con hidroxilamina, las partículas no perdían su infectividad. su infectividad.

Estos estudios indicaron que los priones eran partículas Estos estudios indicaron que los priones eran partículas patógenas de naturaleza proteica y sin ácido nucleico.patógenas de naturaleza proteica y sin ácido nucleico.

Prusiner consiguió, más adelante, infectar con el prión de la Prusiner consiguió, más adelante, infectar con el prión de la tembladera tembladera PrPScPrPSc (que causa el prurito lumbar en ovejas) a (que causa el prurito lumbar en ovejas) a ratones, consiguiendo un modo para reproducir, obtener y ratones, consiguiendo un modo para reproducir, obtener y estudiar los priones posteriormente y más a fondo.estudiar los priones posteriormente y más a fondo.

La estructura del prionLa estructura del prion La proteína PrP está constituida por cuatro regiones de La proteína PrP está constituida por cuatro regiones de

estructura secundaria llamadas H1, H2, H3 y H4, en estructura secundaria llamadas H1, H2, H3 y H4, en estas regiones se identifican tres zonas de hélice-α estas regiones se identifican tres zonas de hélice-α llamadas A, B y C, y dos de hoja-β, llamadas S1 y S2. llamadas A, B y C, y dos de hoja-β, llamadas S1 y S2.

Estudios mediante los métodos FTIR y CD han Estudios mediante los métodos FTIR y CD han mostrado que la proteína PrPc contiene un 40% de mostrado que la proteína PrPc contiene un 40% de hélice-a y muy poca proporción de hoja-β, mientras que hélice-a y muy poca proporción de hoja-β, mientras que la PrPSc se compone de un 30% de hélice-α y un 45% la PrPSc se compone de un 30% de hélice-α y un 45% de hoja-β. Esta dualidad hélice- a hoja-β parece de hoja-β. Esta dualidad hélice- a hoja-β parece localizarse principalmente en la región 106-126, que en localizarse principalmente en la región 106-126, que en forma de péptido sintético es un neurotóxico potente. forma de péptido sintético es un neurotóxico potente.

Propiedades Físicas y QuímicasPropiedades Físicas y Químicas

Filtrable con poros 25 nm o 100 nm.  Filtrable con poros 25 nm o 100 nm.  Es invisibles al microscopio óptico y electrónico.  Es invisibles al microscopio óptico y electrónico.  Resistente a: Resistente a:

Formaldehido Formaldehido EDTA EDTA Proteasas ( Tripsina, pepsina ), aunque reducen Proteasas ( Tripsina, pepsina ), aunque reducen la infectividad la infectividad Nucleasas ( ribonucleasas A y III, Nucleasas ( ribonucleasas A y III, desoxiribonucleasa I ) desoxiribonucleasa I ) Radiación ultravioleta ( 2540 Å ) Radiación ultravioleta ( 2540 Å ) Radiación ionizante Radiación ionizante

Propiedades BiológicasPropiedades Biológicas Largo periodo de incubación ( meses, años, décadas).  Largo periodo de incubación ( meses, años, décadas).  No producen respuesta inflamatoria  No producen respuesta inflamatoria  No antigénicos.  No antigénicos.  Patología crónica progresiva.  Patología crónica progresiva.  Fatal en todos los casos.  Fatal en todos los casos.  Carecen de cuerpos de inclusión.  Carecen de cuerpos de inclusión.  Presencia de ácido nucleico no demostrada.  Presencia de ácido nucleico no demostrada.  El único componente conocido es la proteína PrP.  El único componente conocido es la proteína PrP.  Pueden existir en múltiples formas moleculares  Pueden existir en múltiples formas moleculares  Periodo de adaptación a nuevos hospedadores.  Periodo de adaptación a nuevos hospedadores.  Control genético de la susceptibilidad de algunas Control genético de la susceptibilidad de algunas

especies.  especies.  Existencia de distintas cepas. Existencia de distintas cepas.

Métodos de inactivación:Métodos de inactivación:

Autoclave >134 °C,  18 minutos Autoclave >134 °C,  18 minutos Hipoclorito sódico (20ºC, 1hora)  Hipoclorito sódico (20ºC, 1hora)  Hidroxido sódico 2N  Hidroxido sódico 2N  Fenol 90% Fenol 90% Eter  Eter  Acetona  Acetona  Permanganato potásico 0.002 M  Permanganato potásico 0.002 M  Urea 6 M  Urea 6 M  2 – Cloroetanol  2 – Cloroetanol  Cloroformo Cloroformo

Enfermedades producidas por Enfermedades producidas por priones: En el ser humano priones: En el ser humano

Enfermedad de Creutzfeldt-JakobEnfermedad de Creutzfeldt-Jakob. Es la forma más . Es la forma más frecuente; habitualmente se presenta de forma frecuente; habitualmente se presenta de forma esporádica (un caso por cada millón de habitantes, esporádica (un caso por cada millón de habitantes, aprox.) a partir de los 50-60 años de edad. aprox.) a partir de los 50-60 años de edad. También es transmisible debido a malas prácticas También es transmisible debido a malas prácticas quirúrgicas, por vía serológica y, antiguamente, por quirúrgicas, por vía serológica y, antiguamente, por el empleo terapéutico de hormonas hipofisarias de el empleo terapéutico de hormonas hipofisarias de animales o cadáveres humanos. Pero únicamente animales o cadáveres humanos. Pero únicamente en un 10-15 por ciento de los casos el origen es en un 10-15 por ciento de los casos el origen es genético. genético.

Insomnio familiar fatalInsomnio familiar fatal. Trastorno del sueño . Trastorno del sueño habitualmente de origen genético, producido por habitualmente de origen genético, producido por una mutación N178D en la secuencia del PrP. una mutación N178D en la secuencia del PrP. Existen escasos casos sin causa genética. Existen escasos casos sin causa genética.

Enfermedades producidas por Enfermedades producidas por priones: En el ser humano priones: En el ser humano

Nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-Nueva variante de la enfermedad de Creutzfeldt-JakobJakob. Transmitida. Se inició en Gran Bretaña en . Transmitida. Se inició en Gran Bretaña en los años 90 (en el 1996 se publicaron los primeros los años 90 (en el 1996 se publicaron los primeros casos) y se ha relacionado con la ingesta de casos) y se ha relacionado con la ingesta de productos procedentes de reses afectadas de la productos procedentes de reses afectadas de la que, por esa razón, se denomina encefalopatía que, por esa razón, se denomina encefalopatía espongiforme bovina. espongiforme bovina.

Enfermedad de Gerstmann-Straüssler-ScheinkerEnfermedad de Gerstmann-Straüssler-Scheinker. . De origen genético. De origen genético.

KuruKuru. Transmitida. Restringida a poblaciones de . Transmitida. Restringida a poblaciones de Papúa Nueva Guinea y relacionada con prácticas Papúa Nueva Guinea y relacionada con prácticas caníbales. Se considera una enfermedad en caníbales. Se considera una enfermedad en extinción. extinción.

Enfermedades producidas por Enfermedades producidas por priones: En especies animales priones: En especies animales

ScrapieScrapie (o prurito lumbar). (o prurito lumbar). Encefalopatía espongiforme bovinaEncefalopatía espongiforme bovina

(llamada (llamada “enfermedad de las vacas “enfermedad de las vacas locas”locas”). ).

Otras (Otras (enfermedad caquectizante de enfermedad caquectizante de alces, encefalopatía espongiforme felinaalces, encefalopatía espongiforme felina, , etc.). etc.).

Enfermedades producidas por Enfermedades producidas por priones: En los microorganismos priones: En los microorganismos

También hay microorganismos que se ven También hay microorganismos que se ven afectados por priones. Es el caso del afectados por priones. Es el caso del fenotipo fenotipo PSIPSI en la levadura de cerveza ( en la levadura de cerveza (SaccharomycesSaccharomyces cerevisiaecerevisiae).).

EnfermedadHuésped natural 

 PrionForma PrP anormal

Forma PrP celular

Scrapie Ovejas y cabras Scrapie ShePrPScç ShePrPSc"

Prionencefalopatía transmisible del visón

(TME)Visón  prion TME MkPrPSc MkPrPTME

Chronic wasting disease (CWD)

Mulos, ciervos y Alces

 prion CWD MdePrPSc  MDePrPCWD

Encefalopatía espongiforme de los

bovinos (BSE)Vacas prion BSE  BovPrPSc BovPrPBSE

 Encefalopatía espongiforme de los

felinos (FSE)Gatos  prion FSE   FePrPSc  FePrPFSE

Encefalopatía de los ungulados Exóticos

(EUE) Nyala y el gran Kudu  prion EUE  NyaPrPSc NyaPrPEUE

Kuru Humanos  prion kuru  HuPrPSc   HuPrPKu

Creutzfeldt-Jakob disease (CJD)

 Humanos  prion CJD  HuPrPSc  HuPrPCJD

Síndrome de Gerstmann-Straussler-

Scheinker (GSS) Humanos  prion GSS  HuPrPSc  HuPrPGSS

Fatal familiar insomnia (FFI)

Humanos  prion FFI  HuPrPSc   HuPrPFFI

VIRUSVIRUS

Virus como una estructura Virus como una estructura supramolecular. Replicación viralsupramolecular. Replicación viral