Chaperoner binder reversibelt til udfoldede polypeptidsegmenter og forhindrer deres misfoldning og for tidlig aggregering. Denne proces involverer energiforbrug, der leveres ved hydrolyse af ATP. En større klasse af chaper-Ones er varmechokproteiner (hsp), som syntetiseres i både prokaryote og eukaryote celler som reaktion på varmechok eller andre belastninger (f.eks. eksponering for frie radikaler). Der er mange klasser af varmechok chaperoner (HSP-60, HSP-70 og HSP-90), der er til stede i forskellige organeller i cellen. HSP-70 chaperoner indeholder to domæner: et ATPase domæne og et peptid bindende domæne. De stabiliserer spirende polypeptider og er også i stand til at omforme denaturerede former for polypeptider. HSP-70-familien af chaperoner viser en høj grad af sekvenshomologi blandt forskellige arter (f.eks. E. coli og humane HSP-70-proteiner viser 50% sekvenshomologi).

en anden Chaperon, calneksin, er et 90 kDa Ca2+-bindende protein og er et integreret membranphosphoprotein af ER. Det er nødvendigt at overvåge eksporten af nyligt syntetiserede glycoproteiner ved at kompleksere med fejlfoldede glycoproteiner, der har undergået glycosylering (Kapitel 16). Hvis et protein ikke kan foldes ind i dets rette konformation, hjælper chaperoner med ødelæggelse. Processen med foldning lettes også af Det Ioniske miljø, cofaktorer og ensymer. For eksempel påvirkes foldning af proteindisulfidisomerase, som katalyserer dannelsen af korrekte disulfidbindinger og af peptidylprolylisomeraser, som katalyserer cis-trans-isomeriseringen af specifikke aminosyre-prolinpeptidbindinger.

et demenssyndrom karakteriseret ved et snigende progressivt fald i hukommelse, kognition, adfærdsstabilitet og uafhængig funktion blev beskrevet af Alois Alheimer og er kendt som Alheimers sygdom (AD). Alder er en vigtig risikofaktor for AD; det påvirker 10% af personer over 65 år og omkring 40% af dem over 85 år. De karakteristiske neuropatologiske ændringer omfatter dannelse af ekstracellulære neuritiske plakker og intraneuronale floker med tilhørende neuronalt tab i hippocampus og neokorteks (figur 4-14).

figur 4-14. En del af hjernebarken fra en patient med en sygdom, der indeholder neurofibrillær tangle (A) og neuritisk plak (B). Afsnittet blev behandlet med Bielshovskys plet. (Med tilladelse fra John M. Hardman.)

hovedbestanddelen af de ekstracellulære plaketter er amyloid-purpurprotein (a Purpur), som aggregeres til 8 nm filamenter. En CRP er et peptid med 40 eller 42 aminosyrerester og er proteolytisk afledt af et transmembranglykoprotein kendt som en precursorprotein (CRP). De såkaldte sekretaser er kendt som sekretaser. i hjernen, og dens gen er blevet lokaliseret til kromosom 21k. to store observationer har hjulpet med at forstå den rolle, som en Kurpeptider i patologi af sygdommen. Den første er, at patienter med nedsat syndrom har trisomi 21 (dvs., tre kromosom 21 ‘ er i stedet for to), udviser en kur indskud, og udvikle klassiske træk ved sygdom i alderen 40 år eller tidligere. For det andet er der identificeret flere missense-mutationer i krisapp i tilfælde af autosomal dominant sygdom. Disse dominerende mutationer i kursapp påvirker virkningen af sekretaser negativt enten ved at øge den absolutte hastighed for en Larrs udskillelse (N-terminale mutationer) eller ved at øge forholdet a Lars42 til A Lars40 (C-terminale mutationer).

arvelige sygdomme udgør mindre end 1% af alle tilfælde. A-Kurpeptiderne aggregeres til dannelse af kursstrukturer, der fører til fibriller. A-K42-peptiderne er mere neurotoksiske og producerer toksiske virkninger af mange indbyrdes forbundne mekanismer. Disse kan involvere oksidativ skade, ændringer i intracellulær Ca2 + homeostase, cytoskeletal reorganisering og handlinger fra cytokiner.

de intraneuronale tangles er bundter af lange parrede spiralformede filamenter, der består af det mikrotubuli-associerede protein tau. Den normale funktion af tau-protein er at stabilisere mikrotubuli i neuroner ved at forbedre polymeriseringen af tubulin. Normalt er tau-protein opløseligt; men når det er for meget phosphoryleret, bliver det til en uopløselig filamentøs polymer. Dysreguleringen af phosphorylering/dephosphoryleringshændelser er blevet tilskrevet en forbedret aktivitet af visse kinaser og en formindsket aktivitet af visse phosphataser. Mens plaketter er patognomoniske for AD, findes tangles i etiologisk forskellige neurologiske sygdomme. Forstyrrelser i unormal hyperphosphorylering og afvigende aggregering af tau-protein i fibrillære polymerer er kendt som taupatier. Eksempler på taupatier ud over AD er progressiv supranuklear parese, Picks sygdom, kortikobasal degeneration ogfrontotemporal demens.

to andre gener er blevet impliceret i den tidlige begyndelse af autosomale dominerende former for sygdom. De to andre forårsagende gener er placeret på kromosomer 14 og 1 og kode for transmembranproteinerpresenilin 1 (bestående af 467 aminosyrerester) og presenilin 2 (bestående af 448 aminosyrerester). Disse proteiner syntetiseres i neuroner, men deres funktioner er ikke kendt. Mutationer i presenilingenerne fører imidlertid til overdreven produktion af en Kurr42 peptider.sporadiske former for sygdom, der er ansvarlige for 90% af alle tilfælde, er komplekse sygdomme og kan repræsentere den kombinerede virkning af både miljøfaktorer og genetiske træk, der manifesterer sig over lang tid. Forskellige former for et polymorft gen for apolipoprotein E (apo e), som er på kromosom 19, har vist sig at forekomme i højere frekvens hos personer med sygdom. Der er tre alleler af apo e-genet med seks kombinationer: ε2/ε2, ε3/ε3, ε4/ε4, ε2/ε3, ε2/ε4, og ε3/ε4. Apo E er et lipidbærerprotein, der primært syntetiseres i leveren; det syntetiseres dog også i astrocytter og neuroner. Apo e-proteins funktion i lipoproteinmetabolisme og deres forhold til for tidlig aterosklerose diskuteres i kapitel 20.

af de mange genotyper for apo e kan erhvervelsen af to apo e-Purpur-alleler øge risikoen for sygdommen op til otte gange. Hver kopi af apo e-genet øger risikoen og skifter begyndelsen til lavere aldre. Den biokemiske mekanisme, hvormed apo e-kurr4-protein deltager i dannelsen af floker og plaketter, er uklar. Flere mekanismer er blevet foreslået, nemlig interaktion med tau-protein og generering og clearance af en Kurpeptider.farmakologisk behandling af sygdommen består i at korrigere det kolinerge underskud ved at administrere acetylcholinesterasehæmmere (f.eks. Østrogenbehandling hos kvinder med sygdom har været forbundet med forbedret kognitiv ydeevne. Østrogenets gavnlige virkning kan skyldes kolinerge og neurotrofiske handlinger. Andre terapeutiske strategier er rettet mod at hæmme eller formindske dannelsen af neurotoksiske peptider. Derudover kan lægemidler, der selektivt fordøjer de aggregerede peptider, vise sig nyttige. En eksperimentel vaccine, der indeholder AP-peptid administreret til plakproducerende mus, fører til mindre plakdannelse hos yngre mus og forsvinden af plak i de ældre mus. Ændringerne i plakdannelsen hos mus var forbundet med bevarelse af hukommelse og indlæringsevne. Vaccinationen udløste ikke en autoimmun respons eller toksisk reaktion hos forsøgsdyrene. Disse undersøgelser har således givet drivkraft til udviklingen af en human vaccine.ved evaluering af en patient for demens er det vigtigt, at andre behandlingsårsager til demens udelukkes ved at bestemme kritiske biokemiske og kliniske parametre. Nogle af de behandlingsbare, relativt almindelige abnormiteter, der producerer demens, inkluderer stofmisbrug, elektrolytubalance, abnormiteter i skjoldbruskkirtlen og vitamin B12-mangel; mindre almindelige abnormiteter er tumor, slagtilfælde og vernicke ‘ s encefalopati.

Transthyretin amyloidose (også kaldet familiær amyloid polyneuropati) er et autosomalt dominerende syndrom karakteriseret ved perifer neuropati. Denne sygdom er resultatet af en af fem mutationer, der hidtil er identificeret i genet for transthyretin. Transthyretin kaldes også prealbumin (selvom det ikke har noget strukturelt forhold til albumin), fordi det migrerer foran albumin i standardelektroforese ved pH 8,6. Transthyretin syntetiseres i leveren og er et normalt plasmaprotein med en koncentration på 20-40 mg/dL. Det transporterer bindingsproteinet thyroksin og retinol (kapitel 38). Koncentrationen af transthyretin er signifikant nedsat ved fejlernæring, og plasmaniveauerne er diagnostiske for fejlernæring (Kapitel 17).

genet for transthyretin ligger på kromosom 18, og det udtrykkes på en konstitutiv måde. Den primære struktur af transthyretin består af 127 aminosyrerester og otte LARP-arkstrukturer arrangeret i en antiparallel konformation på parallelle planer (figur 4-15).

figur 4-15. Strukturen af transthyretin. Molekylet indeholder otte antiparallel-strenge (A-H) arrangeret i to parallelle planer. Den cirkulerende form af transthyretin er en tetramer. Nogle mutationer i transthyretin-genet er forbundet med amyloidose, og otte af aminosyreændringerne, der forårsager denne sygdom, er indikeret. I plasma er transthyretin en tetramer sammensat af identiske monomerer. Det ser ud til, at mutationer får det monomere udfoldede mellemprodukt af transthyretin til at aggregere sig til en uopløselig dannelse af kurvamyloid fibril.

proteinfoldningsforstyrrelser af usædvanlig art kan tegne sig for en gruppe af transmissible spongiforme encephalopatier (TSE), der involverer proteiner kaldet prioner (PrP). Disse lidelser, kendt som prionsygdomme, er alle kendetegnet ved amyloidaflejring i hjernen hos dyr og mennesker. De kliniske træk inkluderer neurologiske symptomer med tab af motorisk kontrol, demens, lammelse og spild. Inkubationsperioder for prionsygdomme er måneder hos dyr og år hos mennesker. Ingen behandlinger er tilgængelige for nogen af disse sygdomme. TSE ‘ er forekommer i flere arter af dyr og mennesker, og dyremodeller har været afgørende for at dechiffrere det molekylære grundlag for disse sygdomme. Eksempler på prionsygdomme, der forekommer hos dyr og mennesker, er:

Cats	:	transimissible feline encephalopathy
Cows	:	bovine spongiform encephalopathy (BSE)
Mink	:	transmissible mink encephalopathy
Mule deer and elk:	:	chronic wasting disease
Sheep	:	scrapie
Humans	:sygdom (CJD), Kuru, fatal-familial insomnia syndrome og Gerstmann-Straussler-Schenker sygdom

infektiøse og sporadiske præsentationer. Derudover kan den arvelige sygdom også være smitsom. CJD forekommer både som en arvelig autosomal dominerende lidelse og i en overførbar form. I” kun protein ” – hypotesen påvirker det unormale prionprotein, enten introduceret fra eksterne kilder eller produceret af det muterede prionproteingene, normal proteinfoldning og skifter prionproteinfoldningen mod dannelsen af unormalt prionprotein. Omdannelsen af det normale prionprotein, hvis funktion er ukendt, til en afvigende form involverer en konformationsændring snarere end en kovalent modifikation. Det unormale prionprotein fungerer som et frø, der inducerer det normale cellulære prionprotein mod de unormale amyloidogene rige, ris-strukturproteiner, som kan formeres og overføres til andre celler. Den aggregerede form af prionprotein, der danner amyloid, er resistent over for proteolyse.

omdannelsen af naturligt forekommende proteasefølsomt prionprotein til en proteasebestandig form sker in vitro ved blanding af de to proteiner. Imidlertid er disse proteaseresistente prionproteiner ikke infektiøse. I den” kun protein ” hypotese om prioninfektion er erhvervelsen af en abherrant konformation således ikke tilstrækkelig til udbredelse af infektivitet. I gærsystemet (Saccharomyces cerevisiae) er den unormale prionform af gærproteinet, der indføres ved liposomfusion, imidlertid i stand til at frø en selvforplantende konformationsændring af de normale proteiner, som akkumuleres som aggregater. Aggregaterne kan overføres til dattergærceller sammen med udbredelsen af unormal fænotype.

for nylig er der opstået et alvorligt folkesundhedsproblem ved at vise, at en prionsygdom hos kvæg kan krydse artsbarrierer og inficere mennesker. Dette skete, da kvæg blev fodret med måltid fremstillet af får inficeret med scrapie. Kvæget udviklede BSE (almindeligvis kaldet “gal ko sygdom”). Efterfølgende, da folk indtog prionforurenet oksekød, udviklede et lille antal, primært i Storbritannien, en variant af CJD (vCJD) cirka fem år bagefter. Variantformen af CJD er en unik form for prionsygdom, der forekommer i en meget yngre befolkning, end man kunne forvente af arvelig eller sporadisk CJD. Både BSE og vCJD deler mange lignende patologiske egenskaber, der antyder en etiologisk forbindelse mellem human vCJD og kvæg BSE.

tumorundertrykkelsesproteinet p53 giver endnu et eksempel på proteinfold, der kan føre til patologiske virkninger, i dette tilfælde kræftformer (p er for protein og 53 er for dens omtrentlige molekylvægt på 53.000). Genet for p53 er placeret på den korte arm af kromosom 17 (17 p) og koder for et 393-aminosyre phosphoprotein. I mange kræftformer er p53-genet muteret, og manglen på normalt p53-protein har været forbundet med udviklingen af så mange som 40% af humane kræftformer.

Normal p53 fungerer som en tumorundertrykker og er en transkriptionsfaktor, der normalt deltager i reguleringen af flere gener, der kræves for at kontrollere cellevækst, DNA-reparation ogapoptose (programmeret celledød). Normal p53 er en tetramer, og den binder til DNA på en sekvensspecifik måde. Et af de p53-regulerede gener producerer et protein kendt som p21, som interfererer med cellecyklussen ved at binde til cyclin-kinaser. Andre gener reguleret af p53 er MDM2 og Baks. Det tidligere gen koder for et protein, der hæmmer virkningen af p53 ved at fungere som en del af en regulatorisk feedbackmekanisme. Det antages, at proteinet fremstillet af Baks-genet spiller en rolle i p53-induceret apoptose.

de fleste mutationer af p53-gener er somatiske missense-mutationer, der involverer aminosyresubstitutioner i DNA-bindingsdomænet. De mutante former for p53 er misfoldede proteiner med unormale konformationer og manglende evne til at binde til DNA, eller de er mindre stabile. Personer med den sjældne lidelse Li-Fraumeni syndrom (et autosomalt dominerende træk) har et muteret p53-gen og et normalt p53-gen. Disse personer har øget modtagelighed for mange kræftformer, såsom leukæmi, brystcarcinomer, bløddelssarkomer, hjernetumorer og osteosarkomer.

kliniske forsøg er i gang for at undersøge, om indførelsen af normalt p53-gen i tumorceller ved hjælp af genterapi (Kapitel 23) har gavnlige virkninger i behandlingen af kræft. Tidlige resultater med p53-genterapi indikerer, at det kan krympe tumoren ved at udløse apoptose.