Войти
| Энтеротоксин (OB-складка B субъединица) | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | Энтеротоксин |
| InterPro | IPR008992 |
| SCOPe | 2bos / SUPFAM |
Токсины AB 5 представляют собой шестикомпонентные белковые комплексы, секретируемые некоторыми патогенные бактерии, которые, как известно, вызывают такие заболевания человека, как холера, дизентерия и гемолитико-уремический синдром. Один компонент известен как субъединица A, а остальные пять компонентов - субъединицы B. Все эти токсины имеют схожую структуру и механизм проникновения в клетки-мишени. Субъединица B отвечает за связывание с рецепторами, открывая путь для субъединицы A в клетку. Затем субъединица A может использовать свой каталитический механизм, чтобы взять на себя обычные функции клетки-хозяина.
Существует четыре основных семейства токсина AB5. Эти семейства характеризуются последовательностью их A (каталитической) субъединицы, а также их каталитической способностью.
Это семейство также известно как Ct или Ctx, а также включает термолабильный энтеротоксин, известный как LT. Многие приписывают открытие токсина холеры доктору Самбху Натху Де. Он проводил свои исследования в Калькутте (ныне Калькутта ), сделав свое открытие в 1959 году, хотя его впервые очистил Роберт Кох в 1883 году. Токсин холеры состоит из секретируемого белкового комплекса бактерией Vibrio cholerae. Некоторые симптомы этого токсина включают хроническую и широко распространенную водянистую диарею и обезвоживание, которое в некоторых случаях приводит к смерти.
Это семейство также известно как Ptx и содержит токсин, вызывающий коклюш. Токсин коклюша секретируется грамотрицательными бактериями, Bordetella pertussis. Коклюш очень заразен, и, несмотря на вакцинацию, число случаев заболевания в США медленно растет. Симптомы включают приступообразный кашель с коклюшем и даже рвотой. Бактерия Bordetella pertussis была впервые идентифицирована как причина коклюша и выделена Жюлем Борде и Октавом Дженгу во Франции в 1900 году. Токсин имеет тот же механизм, что и холерный токсин.
Токсин ArtAB Salmonella enterica имеет компоненты, аналогичные компонентам двух разных семейств: субъединица ArtA (Q404H4 ) гомологична коклюшному токсину A, а ArtB (Q404H3 ) субъединица гомологична subB, а также белкам, обнаруженным в других штаммах Salmonella. Согласно правилу категоризации по A, это токсин семейства Ptx.
Токсин Шига, также известный как Stx, представляет собой токсин, который вырабатывается стержнем в форме Shigella dysenteriae и Escherichia coli (STEC). Еда и напитки, зараженные этими бактериями, являются источником инфекции и способом распространения этого токсина. Симптомы включают боль в животе, а также водянистую диарею. Тяжелые, опасные для жизни случаи характеризуются геморрагическим колитом (ГК). Открытие токсина шига приписывают доктору Киёси Шига в 1898 году.
Это семейство также известно как SubAB и было открыто в 1990-х годах. Он продуцируется штаммами STEC, которые не имеют локуса сглаживания энтероцитов (LEE), и, как известно, вызывают гемолитико-уремический синдром (HUS). Он называется цитотоксином субтилазы, потому что его последовательность субъединицы A подобна последовательности субтилазоподобной сериновой протеазы в Bacillus anthracis. Некоторые симптомы, вызванные этим токсином, включают снижение количества тромбоцитов в крови или тромбоцитопению, увеличение количества лейкоцитов или лейкоцитоз и почечное повреждение клеток.
Субъединица цитотоксина А субтилазы (subA, Q6EZC2 ) представляет собой протеазу, которая, как известно, расщепляет связывающий белок иммуноглобулина (BiP), приводящие к стрессу эндоплазматического ретикулума и гибели клеток. Субъединицы B (subB, Q6EZC3 ) связываются с гликанами N-гликолилнейраминовой кислоты (Neu5Gc) на клетках с высокой аффинностью. Просто subB достаточно, чтобы вызвать вакуолизацию клеток веро. Neu5GC не производится людьми, но поступает из пищевых источников, таких как красное мясо и молочные продукты, которые также являются частыми источниками инфекций STEC, в слизистую оболочку кишечника человека.
Полный токсин AB5 комплекс содержит шесть белковых единиц. Пять единиц аналогичны или идентичны по структуре и составляют субъединицу B. Последняя белковая единица уникальна и известна как субъединица A.
Общая диаграмма A-субъединицы токсина AB5 с дисульфидной связью. Ленточная диаграмма B-субъединицы холерного токсина.A-субъединица AB5 токсин - это часть, ответственная за катализ конкретных мишеней. Для семейства токсинов Shiga субъединица A содержит чувствительную к трипсину область, которая при расщеплении выделяет два фрагментированных домена. Этот регион еще не подтвержден для других семейств токсинов AB5. В общем, два домена субъединицы A, названные A1 и A2, связаны дисульфидной связью. Домен A1 (приблизительно 22 кДа в токсине холеры или термолабильных энтеротоксинах) является частью токсина, ответственной за его токсические эффекты. Домен А2 (приблизительно 5 кДа в токсине холеры или термолабильном энтеротоксине) обеспечивает нековалентную связь с субъединицей B через центральную пору субъединицы B. Цепь A1 холерного токсина катализирует перенос АДФ-рибозы от никотинамидадениндинуклеотида (НАД) в аргинин или другие соединения гуанидина. за счет использования факторов ADP-рибозилирования (ARF). В отсутствие аргинина или простых гуанидиносоединений, опосредованная токсином активность NAD + нуклеозидазы (NADase) осуществляется с использованием воды в качестве нуклеофильной.
Субъединицы B образуют пятичленное или пентамерное кольцо, в которое входит и удерживается один конец субъединицы А. Это кольцо субъединицы B также способно связываться с рецептором, обычно с гликопротеином или гликолипидом, на поверхности клетки-хозяина. Без субъединиц B субъединица A не имеет возможности присоединиться к клетке или проникнуть в нее и, следовательно, не имеет возможности проявить свой токсический эффект. Токсин холеры, токсин шига и токсин SubAB имеют субъединицы B, которые состоят из пяти идентичных белковых компонентов, что означает, что их субъединицы B являются гомопентамерами. Токсин коклюша отличается там, где его пентамерное кольцо состоит из четырех различных белковых компонентов, где один из компонентов повторяется с образованием гетеропентамера.
холерный токсин, коклюшный токсин и шига Все токсины имеют свои мишени в цитозоле клетки. После того, как их субъединица B связывается с рецепторами на поверхности клетки, токсин окутывается клеткой и транспортируется внутрь либо посредством клатрин-зависимого эндоцитоза, либо клатриннезависимого эндоцитоза.
. четыре токсина AB5: токсин холеры, токсин коклюша, токсин шига и цитотоксин субтилазы.Для токсина холеры основным гликолипидным рецептором токсина холеры является ганглиозид GM1. После эндоцитоза в аппарат Гольджи токсин перенаправляется в эндоплазматический ретикулум. Для того, чтобы субъединица A достигла своей цели, дисульфидная связь между доменами A1 и A2 должна быть разорвана. Этот разрыв катализируется протеиндисульфид-изомеразой, которая находится в эндоплазматическом ретикулуме. После разделения домен A1 разворачивается и перенаправляется обратно в цитозоль, где он повторно складывается и катализирует АДФ-рибозилирование некоторых альфа-субъединиц G-белка. При этом нисходящие эффекты пути передачи сигнала G-белка нарушаются за счет активации аденилатциклазы. Это вызывает более высокую концентрацию цАМФ в клетке, что нарушает регуляцию механизмов транспорта ионов.
Токсин коклюша не имеет специфического рецептора и связывается с сиалилированным гликопротеины. После эндоцитоза механизм действия токсина коклюша такой же, как у токсина холеры.
Основным рецептором токсина шига является глоботриаозилцерамид или Gb3. Токсин шига также попадает в аппарат Гольджи, а затем направляется в эндоплазматический ретикулум, где PDI расщепляет дисульфидную связь. Затем субъединица А шига-токсина возвращается в цитозоль и ингибирует синтез эукариотического белка с помощью своей РНК-N-гликозидазной активности, расщепляя специфическое основание аденина на 28S рибосомальной РНК, что в конечном итоге вызывает клеточную смерть.
Мишень SubAB находится в эндоплазматическом ретикулуме клетки и попадает в клетку посредством опосредованного клатрином эндоцитоза. Гликановый рецептор для SubAB обычно заканчивается α2-3-связанной N-гликолилнейраминовой кислотой (Neu5Gc). SubAB имеет субъединицу A, где она действует как сериновая протеаза и расщепляет Bip / GRP78, эндоплазматический ретикулум шаперон. Расщепление этого шаперона вызывает клеточный стресс из-за ингибирования белка и, как следствие, гибель клетки.
Субъединицы B токсинов AB5 имеют сродство к связыванию гликана, которым, по-видимому, обладают некоторые типы опухолей, что делает его легкой мишенью. Одним из примеров является пример StxB, который специфически связывается с CD77 (Gb3), который демонстрирует экспрессию на поверхности раковых клеток, таких как толстая кишка, поджелудочная железа, грудь и многие другие. Как только StxB нацелен на злокачественную клетку, он доставляет субъединицу A токсина, который в конечном итоге убивает злокачественную клетку.
Play media Gastric Helicobacter pylori образование микроколонии Еще один метод заключается в использовании Препараты, вызывающие стресс ER, были протестированы на мышах и показали положительный синергетический ответ. Это достигается за счет слияния эпидермального фактора роста (EGF) с субъединицей A SubAB. В этом случае раковые клетки, экспрессирующие рецепторы EGF, будут испытывать токсичность SubAB.
Другим применением токсинов AB5 является использование членов семейства LT в качестве адъювантов. Это позволяет токсину стимулировать иммунологические реакции, такие как IgG2a, IgA и Th17, для борьбы, например, с инфекцией желудка Helicobacter pylori, когда вакцина .
Помимо того, что некоторые из этих токсинов AB5 используются для создания вакцин для предотвращения бактериальной инфекции, они также исследуются для работы в качестве конъюгата для предотвращения вирусных инфекций. Например, системная иммунизация вместе с совместной интраназальной доставкой конъюгированной вакцины вирус-холерный токсин вызвала вирус-специфический ответ антител и продемонстрировала некоторую степень защиты верхних дыхательных путей от вируса Сендай.
Новые достижения в биотехнологических экспериментальных методах, такие как использование луча Бесселя плоской световой микроскопии и сенсорных молекул на основе FRET, могут лучше продемонстрировать динамические структуры бляшек щелевого соединения. Для этих экспериментов можно использовать различные типы токсинов AB5 для индукции быстрого образования tCDR в клетках E.Coli. Затем ответ может быть зарегистрирован с использованием флуктуаций концентрации цАМФ в клетках, связанных щелевым соединением, с использованием сенсорных конструкций на основе FRET. Исследования показывают, что CDR, возможно, могут быть связаны с быстрой перестройкой липидов и белка в каналах коннексина внутри бляшек щелевых соединений. Это может дополнительно помочь нам понять сигнальный каскад, который следует за клеточной потерей K + при воздействии бактериальной инфекции.
Было замечено, что токсин SubAB демонстрирует специфичность к связывающему белку, BiP. Эта характеристика была использована для изучения роли самого клеточного BiP, наряду с деградацией, связанной с эндоплазматическим ретикулумом, в стрессированных клетках HeLa.
