Difteritoxin
| tox difteritoxin föregångare | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Tecknad representation av difteritoxinproteinet
| |||||||
| Identifierare | |||||||
| Organism | |||||||
| Symbol | tox | ||||||
| Entrez | 2650491 | ||||||
| RefSeq (Prot) | NP_938615 | ||||||
| UniProt | P00587 | ||||||
| Övriga uppgifter | |||||||
| EG-nummer | 2.4.2.36 | ||||||
| Kromosom | genom: 0,19 - 0,19 Mb | ||||||
| |||||||
| Difteritoxin, C- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| domänidentifierare | |||||||||
| Symbol | Difteri_C | ||||||||
| Pfam | PF02763 | ||||||||
| Pfam klan | CL0084 | ||||||||
| InterPro | IPR022406 | ||||||||
| SCOP2 | 1ddt / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| TCDB | 1.C.7 | ||||||||
| |||||||||
| Difteritoxin, T- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| domänidentifierare | |||||||||
| Symbol | Difteri_T | ||||||||
| Pfam | PF02764 | ||||||||
| InterPro | IPR022405 | ||||||||
| SCOP2 | 1ddt / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| TCDB | 1.C.7 | ||||||||
| |||||||||
| Difteritoxin, R- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| domänidentifierare | |||||||||
| Symbol | Difteri_R | ||||||||
| Pfam | PF01324 | ||||||||
| InterPro | IPR022404 | ||||||||
| SCOP2 | 1ddt / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| TCDB | 1.C.7 | ||||||||
| |||||||||
Difteritoxin är ett exotoxin som utsöndras av främst Corynebacterium diphtheriae men även av Corynebacterium ulcerans och Corynebacterium pseudotuberculosis . den patogena bakterien som orsakar difteri . Toxingenen kodas av en profet som kallas corynephage β . Giftet orsakar sjukdomen hos människor genom att ta sig in i cellens cytoplasma och hämma proteinsyntesen .
Strukturera
Difteritoxin är en enkel polypeptidkedja med 535 aminosyror som består av två subenheter sammanlänkade med disulfidbryggor, känt som ett AB-toxin . Bindning till cellytan av B-subenheten (den mindre stabila av de två underenheterna) tillåter A-subenheten (den mer stabila delen av proteinet) att penetrera värdcellen .
Kristallstrukturen för difteritoxinhomodimeren har bestämts till 2,5 Ångströms upplösning . Strukturen avslöjar en Y-formad molekyl som består av tre domäner . Fragment A innehåller den katalytiska C-domänen och fragment B består av T- och R-domänerna:
- Den aminoterminala katalytiska domänen, känd som C-domänen, har en ovanlig beta+alfa- veckning . C-domänen blockerar proteinsyntes genom överföring av ADP-ribos från NAD till en diftamidrest av eukaryotisk förlängningsfaktor 2 (eEF-2).
- - domänen eller TM-domänen , har en multispiralformad globinliknande veck med två ytterligare helixar vid aminoterminalen men ingen motsvarighet till den första globinhelixen . Denna domän tros utvecklas i membranet . En pH -inducerad konformationsförändring i T-domänen utlöser införande i det endosomala membranet och underlättar överföringen av C-domänen till cytoplasman .
- En karboxiterminal receptorbindande domän, känd som R-domänen, har en beta-sandwichveck bestående av nio strängar i två ark med grekisk-nyckeltopologi; det är en underklass av immunglobulinliknande veck . R-domänen binder till en cellytereceptor , vilket tillåter toxinet att komma in i cellen genom receptorförmedlad endocytos .
Mekanism
- Bearbetning
- Ledarregionen klyvs under utsöndring.
- Proteolytisk hackning separerar A- och B-subenheter, som förblir sammanfogade av disulfidbindningar tills de når cytosolen.
- Toxinet binder till heparinbindande epidermal tillväxtfaktorprekursor (HB-EGF).
- Komplexet genomgår endocytos av värdcellen.
- Försurning inuti endosomen inducerar translokation av A-subenheten till cytosolen.
- Disulfidbindningar bryts.
- B-subenheten förblir i endosomen som en por.
- A-subenheten ADP-ribosylerar värd eEF-2, som krävs för proteinsyntes; när den inaktiveras kan värden inte göra protein och dör därför.
Difteritoxinet har samma verkningsmekanism som enzymet NAD(+)—diftamid ADP-ribosyltransferas ( EC 2.4.2.36 ). Det katalyserar ADP-ribosyleringen av den ovanliga aminosyran diftamid i eEF-2 genom att överföra ADP-ribosylgruppen från NAD + . ADP-ribosyleringen av diftamid inaktiverar eEF-2-proteinet, vilket hämmar translationen av mRNA. Den katalyserade reaktionen är som följer:
- NAD + + peptiddiftamid nikotinamid + peptid N- (ADP-D-ribosyl)diftamid.
Exotoxin A från Pseudomonas aeruginosa använder en liknande verkningsmekanism.
Dödlig dos och effekter
Difteritoxin är utomordentligt potent. Den dödliga dosen för människor är cirka 0,1 μg toxin per kg kroppsvikt. Döden inträffar genom nekros av hjärtat och levern . Difteritoxin har också associerats med utvecklingen av myokardit. Myokardit sekundärt till difteritoxin anses vara en av de största riskerna för oimmuniserade barn.
Historia
Difteritoxin upptäcktes 1888 av Émile Roux och Alexandre Yersin . 1890 Emil Adolf von Behring ett antitoxin baserat på blod från hästar som immuniserats med försvagade bakterier. 1951 fann Freeman att toxingenen inte kodades på den bakteriella kromosomen, utan av en lysogen fag ( corynephage β ) som infekterade alla toxigena stammar.
Klinisk användning
Läkemedlet denileukin diftitox använder difteritoxin som ett antineoplastiskt medel.
Resimmune är ett immuntoxin som är i kliniska prövningar på patienter med kutant T-cellslymfom . Den använder difteritoxin (trunkerat av den cellbindande domänen) kopplat till en antikropp mot CD3ε (UCHT1).
Forskning
I likhet med andra AB-toxiner är difteritoxin skicklig på att transportera exogena proteiner över däggdjurscellmembran, som vanligtvis är ogenomträngliga för stora proteiner. Denna unika förmåga kan återanvändas för att leverera terapeutiska proteiner, istället för toxinets katalytiska domän.
Detta toxin har också använts i neurovetenskaplig forskning och cancerforskning för att avlägsna specifika populationer av celler som uttrycker difteritoxinreceptorn (heparinbindande EGF-liknande tillväxtfaktor) . Administrering av toxinet till organismen som inte naturligt uttrycker denna receptor (t.ex. möss) kommer att resultera i selektiv ablation av cellpopulationen som verkligen uttrycker den.
Anteckningar
externa länkar
- Difteri+toxin vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
