[논문 리뷰] Biology of Prions

Veronica Ines Cacace|arXiv (Cornell University)|2011. 06. 17.

Prion Diseases and Protein Misfolding참고 문헌 88인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 프리온의 생물학을 검토하며, 영양성 프리온과 곰팡이 프리온에 초점을 맞추고, 프리온—단백질성 감염성 입자—가 핵산이 없이도 단백질 구조의 구형 변화를 통해 유전 정보를 전달함으로써 감염성 병원체로 기능할 수 있음을 제안한다. 주요 기여는 프리온이 세포 기능과 진화적 탄력성에서 필수적인 생물학적 역할을 할 수 있다는 새로운 시각으로, 이는 프리온을 질병과만 연관지 않는 전통적 관점에 도전한다.

ABSTRACT

In this paper we will review various aspects of the biology of prions and focus on what is currently known about the mammalian PrP prion. Also we briefly describe the prions of yeast and other fungi. Prions are infectious proteins behaving like genes, i.e. proteins that not only contain genetic information in its tertiary structure, i.e. its shape, but are also able to transmit and replicate in a manner analogous to genes but through very different mechanisms. The term prion is derived from proteinaceous infectious particle and arose from the Prusiner hypothesis that the infectious agent of certain neurodegenerative diseases was only in a protein, without the participation of nucleic acids. Currently there are several known types of prion, in addition to the originally described, which are pathogens of mammals, yeast and other fungi. Prion proteins are ubiquitous and not always detrimental to their hosts. This vision of the prion as a causative agent of disease is changing, finding more and more evidence that they could have important roles in cells and contribute to the phenotypic plasticity of organisms through the mechanisms of evolution.

연구 동기 및 목표

• 망고프리온 생물학과 신경퇴행성 질환에서의 역할에 관한 현재 지식을 검토하기 위해.
• 효모 및 기타 곰팡이에서 프리온의 구조와 기능을 검토하기 위해.
• 프리온이 질병 유발 물질로만 간주되는 전통적 관점을 도전하기 위해, 그 잠재적 생리적 역할을 탐구하기 위해.
• 프리온의 구조적 변화가 유전적 유전과 유사한 방식으로 정보를 전달할 수 있는 방식을 조사하기 위해.
• 프리온이 표현형 탄력성과 진화 기제에 미치는 영향를 평가하기 위해.

제안 방법

• 프리온의 구조, 복제 및 전파 기제에 관한 기존 문헌에 대한 분석적 검토.
• 프리온이 단백질으로만 구성된 감염성 병원체라는 프루신어 가설을 검토하기 위해.
• 단백질 접힘과 전파 역학에 기반해 맹고프리온과 곰팡이 프리온을 비교하기 위해.
• 프리온의 구조적 형태가 유전적 표현형 특성과 연결된 실험적 증거를 평가하기 위해.
• 세포 기능과 진화에서 프리온의 기능에 관한 연구 결과를 통합하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 프리온은 핵산이 없이 어떻게 감염성 정보를 전달하는가?
• RQ2 단백질 구조가 프리온의 복제 및 전파에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 프리온은 생물에서 표현형 탄력성에 어떻게 기여하는가?
• RQ4 효모 프리온은 맹고프리온과 구조적·기능적으로 어떻게 비교되는가?
• RQ5 프리온이 질병을 유발할 뿐 아니라 생물학적으로 기능적이라는 개념을 뒷받침하는 증거는 무엇인가?

주요 결과

• 프리온은 생물학적 정보를 세부 구조, 특히 구형 형태를 통해 전달하는 감염성 단백질이다.
• 맹고프리온은 신경퇴행성 질환인 크루츠펠트-자크อบ병과 연관된 가장 잘 규명된 프리온이다.
• 효모에서의 곰팡이 프리온은 프리온 유사 기제가 안정적이고 전이 가능한 표현형 상태를 지원할 수 있음을 보여준다.
• 프리온은 본질적으로 병원성이 아니며, 광범위하게 존재하며 세포 기능에서 내재된 역할을 할 수 있다.
• 프리온 기제가 에피제네틱 유전과 유사한 방식으로 진화적 적응에 기여한다는 증거가 점점 더 많아지고 있다.
• 프리온이 진화의 기능적 요소로 간주되는 개념은 오랫동안 프리온이 질병을 일으키는 유일한 요소로 간주되어 온 전통적 관점을 도전한다.