Prionen autoklavieren

Im Allgemeinen denkt man bei Prionen in der Scrapie-Form (PrPSc) an ein infektiöses Partikel, das aus einem Protein besteht, das abnormal gefaltet ist. Es gibt normal gefaltete Prionen, die in vielen Organismen vorkommen. Dieses abnormal gefaltete Prion ist das zentrale Ideal der immer noch umstrittenen Prion-Hypothese. Forscher gehen im Allgemeinen davon aus, dass es sich bei Infektionserregern um virale, bakterielle, pilzliche oder parasitäre Erreger handelt, die Nukleinsäuren (d.h. DNA, RNA oder beides) enthalten.

Das Wort Prion leitet sich von den Wörtern Protein und Infektion ab. Diese infektiösen Proteine verursachen bei einer Reihe von Säugetieren transmissible spongiforme Enzephalopathien. Zu diesen Krankheiten gehört die bovine spongiforme Enzephalopathie (BSE), die auch als Rinderwahnsinn bekannt ist. Beim Menschen ist die Krankheit als Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJD), Variante der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (vCJD), Gerstmann-Straussler-Scheinker-Syndrom, tödliche familiäre Schlaflosigkeit und Kuru bekannt. Alle diese Krankheiten beeinträchtigen die Struktur des Gehirns, indem sie flüssigkeitsgefüllte Räume erzeugen, die als spongiform bezeichnet werden. Diese Krankheiten sind derzeit unbehandelbar und verlaufen tödlich.

Abnormale Prionen pflanzen sich fort, indem sie einen falsch gefalteten Proteinzustand übertragen. Wenn ein Prion in den Körper eindringt, veranlasst es die vorhandenen richtig gefalteten Prionen, sich in die abnorme Konformation umzuwandeln. Das abnorme Prion fungiert als Schablone zur Steuerung der Fehlfaltung. Die neu gebildeten anomalen Prionen können dann weitere normale Prionen in anomale Konformationen umwandeln. Dies erzeugt eine Kettenreaktion, die große Mengen an anormal gefalteten Prionen erzeugt. Die Vermehrung von Prionen erfordert das Vorhandensein von normalen Prionen. Tiere, die keine normalen Prionen exprimieren, bekommen diese Krankheit nicht und können sie auch nicht übertragen.

Alle bekannten abnormalen Prionen induzieren eine Amyloidfalte, die das normale Protein zu einem Aggregat polymerisieren lässt, das aus dicht gepackten Beta-Folien besteht. Diese Amyloid-Aggregate sind Fibrillen, die die Fähigkeit haben, an ihren Enden zu wachsen und sich zu replizieren, wenn ein Bruch zwei wachsende Enden zu vier wachsenden Enden macht. Die Inkubationszeit für die Entwicklung einer Prionenerkrankung wird durch die exponentielle Wachstumsrate bestimmt, die mit der Prionenreplikation verbunden ist. Eine Prion-Infektion kann jahrelang ruhen, wenn jedoch Symptome auftreten, tritt innerhalb weniger Monate der Tod ein.

Diese neu veränderte normale Prionstruktur ist stabil und beginnt sich zu akkumulieren, was zu massiven Gewebeschäden und zum Zelltod führt. Dieses abnormal gefaltete Prion ist gegen Denaturierung durch physikalische und chemische Mittel resistent, was die Zerstörung dieses Partikels sehr schwierig macht. Es gibt eine Reihe von verschiedenen Prionen, die alle eine leicht unterschiedliche Struktur haben. Während des Replikationsprozesses werden die Prionen, wie alle anderen Replikationsformen Epimutationen unterzogen, gefolgt von einer natürlichen Selektion. Die genaue Struktur des Prions ist noch immer nicht bekannt, ebenso wenig wie der Mechanismus der Infektion.

Obwohl die Prion-Hypothese mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, ist es nicht sicher, dass der Infektionserreger hinter Krankheiten wie Scrapie oder der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit das so genannte „Schurken“-Prion-Protein ist. Informationen aus dem SC GUT-Projekt, das fünf Jahre lang über das Fünfte Rahmenprogramm der Europäischen Kommission finanziert wurde, lassen etwas anderes vermuten.

Wie sich herausstellt, stellt Scrapie (bei Schafen) in den meisten Teilen der Welt ein erhebliches Problem dar und ist die in Europa am weitesten verbreitete transmissible spongiforme Enzephalitis (TSE). Es wird vermutet, dass Scrapie die Quelle der BSE-Epidemie ist. Aus diesem Grund hat die Kontrolle und Ausrottung von TSE bei kleinen Wiederkäuern in der Europäischen Union (EU) höchste Priorität.

Obwohl abnormal gefaltete Prionproteine charakteristisch für TSE sind, ist es möglich, dass sie nicht der ursprüngliche Infektionserreger sind. Diese Idee beruht auf der Art und Weise, wie Prionen im Schafsdarm resorbiert werden. Forscher des SC GUT inokulierten Schafsdärme mit Gehirnextrakten, die abnormal gefaltete Prionen enthielten, von denen angenommen wird, dass sie die Ursache von TSE sind. Sie berichteten, dass die geimpften abnormalen Prionen für kurze Zeit (3,5 Stunden) in der Darmwand nachgewiesen wurden und nicht an Stellen, an denen das durch die Krankheit erzeugte Prionprotein aggregiert war. Normale Prionproteine, die abnorm gefaltet wurden, akkumulierten sich einen Monat nach der Inokulation und traten an anderen Stellen auf als an den Stellen, an denen die inokulierten abnormalen Prionen absorbiert wurden. Darüber hinaus legen Experimente nahe, dass bei normalen Tieren alle aufgenommenen Prionen verdaut werden, bevor sie vom Darm absorbiert werden können. Dies deutet darauf hin, dass Prionen keine Krankheiten verursachen, indem sie die Darmwand durchdringen.

Dieses Ergebnis schließt die Möglichkeit nicht aus, dass Prionen immer noch Krankheiten auslösen können, wenn sie in ausreichender Menge resorbiert werden, aber es ist möglich, dass Prionen durch einen unbekannten Mechanismus direkt Nervenenden infizieren können. Dennoch geht die Forschung weiter.

Sterilisation von Prionen

Prionen unterscheiden sich offensichtlich von anderen infektiösen Erregern dadurch, dass sie durch ihre Fähigkeit, Konformationsänderungen bei normalen Prionen hervorzurufen, infektiös sind. Daher erfordert die Sterilisierung von Prionen eine Denaturierung des Proteins bis zu einem Zustand, in dem das Prion keine abnorme Faltung normaler Prionen mehr induzieren kann. Es hat sich gezeigt, dass Prionen gegen Proteasen, Hitze, Strahlung und Formalin resistent sind. Die Zerstörung von Prionen erfordert eine Hydrolyse oder eine Reduktion oder Zerstörung der Tertiärstruktur. Denken Sie daran, dass teilweise denaturierte Prionen unter bestimmten Bedingungen zu infektiösen Partikeln renaturiert werden können.

Prionen können in einem Dampfautoklaven bei einer Temperatur von 132 °C (270 °F) bei 21 Psi für 90 Minuten deaktiviert werden. Befindet sich das mit Prionen infizierte Material in einer Natriumhydroxidlösung, wird es eine Stunde lang bei 121 °C (250 °F) bei 21 Psi dampf-autoklaviert.

Es kann auch ein handelsübliches Desinfektionsmittel wie Environ LpH verwendet werden. Stellen Sie eine 1-prozentige Lösung her und weichen Sie sie 10 Stunden lang ein, oder Sie können eine 10-prozentige Lösung eine Stunde lang verwenden.

Informationen zum Prionenbild

Bildbeschreibung, url und Autor/Attribute

Beschreibung: Menschliches Prion-Protein, Rückstände 125-228, erstellt aus Protein-Datenbank (PDB) Eintrag 1QM3. Die Färbung veranschaulicht die Subdomänen, die vorgeschlagen werden, um die Umwandlung von der normalen zellulären in die Scrapie-Form durch langsame Bewegungen einzuleiten. Rot: beta1-helix1-beta2. Blau: helix2-helix3 (Bild erstellt mit PovRay). Für wissenschaftliche Details siehe: S.Schwarzinger, A.H.C.Horn, J.Ziegler, H.Sticht J. Biomol. Struktur. Dyn. 2006, 23, 581-590.

Datum: 25. März 2006
Quelle: Eigene Arbeit
Autor: Cornu (Vortrag) 19:04, 5. Juni 2009 (UTC)

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Weitere Lektüre:

Prion

http://en.wikipedia.org/wiki/Prion

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http://www.prion.ucl.ac.uk/research/mrc-research-groups/cellular-mechanisms-of-prion-propagation/

QLK5-CT-2001-02332, SC-GUT,

STUDIEN ZUR ALIMENTÄREN PATHOGENESE VON BSE-ERREGERN UND NATÜRLICHER SCRAPIE BEI SCHAFEN UND MÄUSEN AUSWIRKUNGEN AUF DIAGNOSE UND KONTROLLE

PROJEKTKOORDINATOR

Professor Charles McL. Presse

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