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6) Vediamo come avviene, quali dunque le ipotesi: l'ipotesi del 1977 di Griffith è che le encefalopatie spongiformi

trasmissibili possano essere dovute a cambiamenti nella conformazione delle proteine. Quindi noi abbiamo una

proteina Prp cellulare che presenta un determinato folding; si parla di folding corretto cioè sequenza amminoacidica

che assume una determinarta struttura, se questa struttura viene modificata, si modifica e non sappiamo per quale

motivo, questo non lo conosciamo abbiamo un folding difettoso.

A questo punto la proteina PrP cellulare si trasforma in PrPsc. Il meccanismo che sta alla base della formazione di

questa PrPsc è probabilmente un meccanismo di conversione; dalla forma PrP cellulare alla forma PrPsc; quindi un

cambiamento nella struttura conformazionale della stessa proteina.

7) Ancora nel 1981 Mertz identific˜ delle strutture fibrillari nei cervelli di topi infettati con scrapie. Queste srutture

fibrillari furono la prima identificazione di una lesione riportata a livello anatomico nel cervello dei topi infettati

sperimentalmente con scrapie.Ancora nel 199 una nuova malattia conosciuta con il nome di morbo della mucca

pazza è stata identificata nell'ambito delle encefalopatie spongiformi ad elevatissima trasmissibilità.

8) Nel 1997, da tutto questo che abbiamo visto finora furono tratte delle conclusioni, diciamo che ulteriori

esperimenti furono condotti da Prusiner che propose quindi un legame tra il kuru la Creitz Jacob disease la scrapie e

la BSE, determinò l'agente infettivo e lo definì prione e lo ritenne responsabile delle manifestazioni istopatologiche

dei pazienti affetti da encefalopatie spongiformi. Definizione di prione che diede fu che era una particella proteica

infettiva. Le proteine prioniche esistono in 2 forme: PrPc (cellulare) e modificata PrPsc. Abbiamo visto prima di

tutta l'evoluzione storica di come si è giunti poi agli più attuale nel 1997 con Prusiner a dedurre, a concludere, con i

suoi studi definendo il prione come una particella proteica infettiva.

EZIOLOGIE delle PATOLOGIE PRIONICHE

Abbiamo visto la storia delle encefalopatie spongiformi, adesso vediamo l'eziologia delle patologie da prione. Come

è iniziata la malattia prionica, l'ipotesi come abbiamo accennato inizialmente era appunto che una proteina PrP

cellulare si modifica con un cambiamento conformazionale pertanto dà luogo ad una proteina PrPsc, questa proteina

(PrPsc) si accumula a livello del tessuto cerebrale dando luogo a delle fibrille che si uniscono fra di loro portando

alla formazione di placche amieloidee, questo a livello del tessuto cerebrale e che rappresenta la lesione anatomo

patologica che si riscontra nei soggetti affetti da encefalopatia spongiforme. La presenza di placche amieloidee

determina la formazione a livello del tessuto cerebrale di vacuoli di degenerazione della massa cerebrale e da qui la

comparsa nella sintomatologia clinica. Quindi questa proteina PrP cellulare si modifica, modifica la sua struttura, in

proteina PrPsc; questa si accumula prima in piccole quantità formando le fibrille, dopo di chè queste fibrille si

uniscono fra di loro formando la placca che determina una degenerazione del tessuto cerebrale che consiste nella

formazione di vacuoli, nella scomparsa di materia cerebrale con comparsa della sintomatologia clinica che è quella

che noi poi evidenziamo e ci accorgiamo della patologia. Tutto quello che avviene prima noi non lo possiamo sapere

se un paziente presenta una proteina prionica e fintanto che tutta l'evoluzione della malattia è latente noi non ce ne

accorgiamo; alla comparsa della sintomatologia clinica a livello anatomo-patologico noi osserviamo delle zone

vacuolizzate pertanto poi la denominazione di encefalopatie spongiformi. Qui vedete raffigurate le 2 proteine perchè

dobbiamo chiarire bene il concetto che si tratta della stessa proteina. Quindi è la stessa proteina che presenta queste

2 strutture: una struttura per così dire normale, una conformazione normale PrP cellulare ad alfa elica ed una

conformazione patologica detta anche beta sheet denominata proteina PrPsc. Stiamo parlando della stessa proteina,

non è una proteina diversa, non è quindi un agente infettivo che arriva dall'esterno ma è la stessa proteina che

modifica la sua struttura.

CARATTERISTICHE

Quali sono le caratteristiche di questa proteina prionica (PrP): si tratta di una proteina di 254aa., la prima proteina

interamente sequenziata fu quella associata al morbo dello scrapie pertanto la denominazione PrPsc (ma è stata

ritrovata in tutte le encefalopatie spongiformi). Le cellule dei mammiferi contengono un gene che codifica una

proteina sequenzialmente identica a PrPsc denominata PrP cellulare. La PrP cellulare è presente in tessuti normali e

in particolare nel tessuto nervoso.

C'è un gene che codifica per la stessa proteina che è uguale a questa proteina PrPsc e che è la PrP cellulare; questa si

trova normalmente presente in tutti gli uomini, perchè improvvisamente cambi di conformazione queste sono un pò

2

delle ipotesi che adesso vedremo però non si sa niente di preciso, non si sa neanche la funzione reale di questa

proteina e perchè sia presente; si conoscono i distretti dove si trova maggiormente: a livello del tessuto cerebrale

nervoso pertanto è responsabile di tutta quella sintomatologia che noi conosciamo con atassia tremori e quindi la

sintomatologia che accomuna un pò tutte le encefalopatie spongiformi ma è sempre una deduzione dalla

sintomatologia tutto quello che riusciamo a conoscere e non sappiamo ancora di preciso che cosa succede. Infatti qui

abbiamo una rappresentazione della sequenza amminoacidica della proteina PrP. Per esempio possiamo dire che

verso la zona C terminale è presente una struttura conosciuta mentre nella zona N terminale la struttura della

proteina è ancora sconosciuta e non è stata ancora ben determinata. Un'altra ipotesi, sempre sulla proteina vedete che

è in grado di legare il rame, ha funzione di “copper binding protein”, però anche questo non è che si sa con

esattezza. Qui vi ho riassunto quella che è la funzione di questa proteina PrP cellulare, il ruolo fisiologico è ancora

da definire anche se esiste qualche evidenza per un suo possibile intervento nella funzione sinaptica e nel legame del

rame. Pertanto copper binding protein. Alcune osservazioni avrebbero dimostrato un'attività enzimatica superossido

dismutasica ed è stata avanzata l'ipotesi che la proteina PrP potrebbe svolgere un ruolo diretto nella protezione della

cellula dallo stress ossidativo. Stiamo parlando però di ipotesi, di studi che attualmente vengono ancora condotti su

questa proteina. Qui c'è uno schema, si tratta di una proteina glicosilata con raffigurato il dominio capace di legare il

rame.

Il trattamento con raggi ultravioletti (raggi uv) non ha effetti sull'infettività dello scrapie, questo ulteriormente ci

conferma quello che abbiamo detto all'inizio che appunto non si tratta di un agente infettante perchè vedete nel

grafico come i virus, i batteri, il materiale genetico viene distrutto dall'aumento della radiazione ultravioletta la

è

proteina prionica o scrapie non subisce alcuna alterazione; l'agente infettivo suscettibile alle proteasi e non alle

nucleasi; a questo proposito sono stati condotti degli esperimenti da Prusiner ne vediamo uno: nella PrPsc sono

è

presenti ampie zone resistenti alle proteasi. Infatti questo esperimento, questo un western blot di cervello di

è

hamstel condotto da Prusiner vediamo nella prima line 1 presente una proteina prionica normale che in presenza di

è

proteasi viene completamente digerita (scompare questa banda); che cosa succede invece nella line 3 e 4: questa la

è

proteina PrPsc che in presenza di proteasi conserva un residuo di peso molecolare tra 27 e 30. Quindi parzialmente

sensibile all'azione delle proteasi. Infatti accanto vi ho fatto vedere come la proteina PrP cellulare in presenza di

proteasi viene completamente digerita mentre alla proteina PrPsc rimane un residuo di 142 aa.

Le malattie da prioni sono causate quindi da una mutazione del gene che codifica per il prione che porta una

struttura anormale della proteina.

1) La forma mutata della proteina può convertire la normale proteina prionica nella forma anormale.

2) La mutazione della proteina può verificarsi in 2 modi: o si ha una mutazione del gene che può essere di tipo

ereditario oppure la proteina mutante può essere trasmessa come un'infezione da un tessuto contenente la proteina

mutata. Questo lo abbiamo nei bovini col morbo della mucca pazza o BSE e negli uomini Creutz Jacob disease. Due

sono le ipotesi in cui la mutazione della proteina può verificarsi in un soggetto normale o si tratta di una mutazione

del gene che codifica per quella determinata proteina e che viene quindi trasmesso per via ereditaria oppure si tratta

di una proteina mutante che viene acquisita durante un'infezione da un tessuto contenente la proteina mutata; questo

è è

quello che successo per la BSE e per la Creutz Jacob disease.

DOMANDA: "Ma cambia la sequenza amminoacidica tra la proteina mutata e quella normale?"

RISPOSTA: No gli amminoacidi sono gli stessi cambia la struttura

è

"Quindi la mutazione genetica non nella proteina prionica ma in altre proteine che faranno variare la struttura della

proteina prionica"

La proteina rimane la stessa. Ancora vediamo per ripetere il concetto la proteina prionica alfa elica sensibile

all'azione delle proteasi come abbamo visto nell'esperimento di Prusiner mentre la proteina prionica prpsc che

è è

presenta una struttura beta sheet resistente alle proteasi quindi la stessa proteina però vediamo qual l'ipotesi di

è

come quest'agente che possiamo definire mutante, questa proteina che in grado di cambiare conformazione come

si replica all'interno di un tessuto normale e se possiamo parlare di replicazione. In realtà noi vediamo qui raffigurata

la struttura ad alfa elica della proteina prp cellulare e qui sono raffigurate in questi rettangoli. In presenza di una

proteina prionica anormale prpsc beta sheet si ha una conversione della proteina normale in quella anormale (vedete

sono diventate 2). Queste proteine prioniche anormali si legano ad un'altra proteina prionica normale e ne

determinano un cambio conformazionale fino alla fine ad avere nel tessuto soltanto proteina mutata. Cioè la stessa

3

proteina che ha cambiato la conformazione ha determinato un cambio di conformazione in tutte le proteine prioniche

normalmente presenti. Quindi non parliamo di replicazione bens“ si una conversione di una struttura ad alfa elica ad

una struttura beta sheet; di un folding in un altro.

Stiamo analizzando passo passo ciò che avviene all'interno del tessuto cerebrale quando compare una proteina

prionica patologica; perchè questa compaia, l'abbiamo detto, può essere o trasmessa per via ereditaria da un gene che

codifica questa proteina anomala oppure trasmessa come agente infettivo e quindi arrivare in un tessuto cerebrale

è

normale e determinare una conversione progressiva della proteina prionica normale in PrPsc; questo un processo

molto lento per cui noi osserveremo la comparsa della malattia che abbiamo definito encefalopatia spongiforme con

la comparsa della sintomatologia clinica e quindi con la lesione definitiva che si osserverà a livello del tessuto

cerebrale. è

Vediamo ancora uno schema semplificativo di quello che abbiamo detto: qui rappresentata una cellula nervosa

nella quale giunge PrPsc mentre PrP cellulare era già presente. Vedete come la PrPsc determina un cambio della

è

conformazione di PrPc. Alla fine avremo soltanto PrPsc. "Quindi ne basta una sola per..." Si. Quindi una sola

è è è è

proteina che cambia la sua conformazione, non che sono 2 proteine una normale una patologica; la stessa

proteina che cambia la struttura e determina l'insorgenza di quello che abbiamo detto finora.

PATOGENESI da PRIONI

Vediamo adesso la patogenesi delle patologie da prioni. Ancora un'immagine della proteina prionica nelle 2 forme

alfa elica e beta sheet la forma normale e la forma patologica. Che cosa succede quando giunge nel tessuto nervoso

la PrPsc (raffigurata in rosso) si lega ad una PrPc, vedete che all'inizio sono tutte PrPc, si lega e determina un

cambio di conformazione della PrPc in PrPsc e si uniscono poi ne arriva un'altra che si unisce alle 2 già unite tra di

loro e alla fine avremo la formazione delle fibrille. Abbiamo visto che le prime lesioni che si osservano nel tessuto

è

cerebrale di un soggetto o di un animale affetto da encefalopatia spongiforme la formazione di fibrille questi

filamenti lunghi che sono dovuti proprio all'unione delle PrPsc patologiche. Che cosa succede dopo: le fibrille si

uniscono fra di loro. In questa immagine al microscopio elettronico potete osservare questi filamenti lunghi, dovute

all'unione di molte PrPsc che si sono unite tra di loro e hanno formato le fibrille. Le fibrille si uniranno tra di loro e

formeranno le “PLACCHE AMILOIDI”. Gli aggregati di PrPsc si accumulano nel tessuto cerebrale e formano la

placca. A seconda del tessuto cerebrale si osserveranno diversi tipi di placche. Gli aggregati di PrPsc portano alla

è

morte le cellule nervose. Le zone dove presente una estesa mortalità cellulare si presentano all'analisi istologica

come dei buchi. La denominazione di encefalopatie spongiformi deriva infatti dall'aspetto spugnoso dei preparati

istologici. Formazione di vuoti che fanno sembrare il tessuto una spugna da qui la denominazione di encefalopatie

è

spongiformi perchè il tessuto cerebrale assume l'aspetto di una spugna cioè pieno di buchi.

"Professoressa ma non si sa la causa della mortalità delle cellule...o perchè ostruiscono..." è

No, praticamente questa proteina che arriva e si unisce insieme porta a morte cellulare come realmente sempre un

è

meccanismo di apoptosi, di degenerazione cerebrale precisamente non stato evidenziato questo tipo di problema

è

ma sempre un meccanismo di morte cellulare di apoptosi.

"Professoressa ma nella cellula non ci sono dei meccanismi che degradano le proteine?"

Non sono sensibili; in realtà in una prima fase precoce una proteina prionica PrPc che cambia viene subito riparata;

può succedere che durante la sintesi proteica si abbia una proteina modificata però i meccanismi di difesa eliminano

questa proteina patologica e quindi non si presenta il problema. In presenza invece di una proteina prionica già

è è

patologica che si inserita o perchè presente un gene mutato o perchè stata trasmessa dall'agente filtrabile in quel

caso non si riesce ad eliminare la proteina prionica patologica e il processo continua

DOMANDA: "Quindi la malattia può essere sia trasmessa sia che ci si può nascere"

RISPOSTA: Se sia ereditaria.

"Ma quando una proteina normale muta casualmente diventa uguale a quella patologica?" Si

DOMANDA:"Quando diventa uguale a quella patologica però in questo caso viene..."

RISPOSTA: Però stai parlando di una proteina che modifica la sua struttura per quale motivo?

"per una modificazione genetica, per un fattore casuale non lo so"

è è

Per un fattore casuale questo un meccanismo di riparazione vengono eliminate però se invece questa proteina

modificata da un gene in quel caso non la riesce ad eliminare; se vediamo dopo non c'è terapia, non c'è risposta

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Esame: Microbiologia
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - durata 6 anni) (CASERTA, NAPOLI)
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I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher valeria0186 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Microbiologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Seconda Università di Napoli SUN - Unina2 o del prof Galdiero Emilia.

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