Ver o código fonte de «Toxina diftérica»

{{Proteína non humana
| Name = Precursor da toxina diftérica tox
| image = PDB 1xdt EBI.jpg
| width = 
| caption = Representación da proteína da toxina difteria
| Organism = ''Corynebacterium diphtheriae''
| TaxID = 257309
| Symbol = tox
| AltSymbols = 
| IUPHAR_id = 
| ATC_prefix = 
| ATC_suffix = 
| ATC_supplemental = 
| CAS_number = 
| CAS_supplemental = 
| DrugBank = 
| EntrezGene = 2650491
| PDB = 
| RefSeqmRNA = 
| RefSeqProtein = NP_938615
| UniProt = P00587
| ECnumber = 2.4.2.36
| Chromosome = xenoma
| EntrezChromosome = NC_002935
| GenLoc_start = 188726
| GenLoc_end = 190912
}}
{{Pfam box
| Símbolo = Diphtheria_C
| Nome = Toxina diftérica, dominio C
| Pfam = PF02763
| Pfam_clan = CL0084 
| InterPro = IPR022406
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| PROSITE = 
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| SCOP = 1ddt
| TCDB = 1.C.7
| OPM family = 
| OPM protein = 
| CAZy = 
| CDD = 
}}
{{Pfam box
| Símbolo = Diphtheria_T
| Nome = Toxina diftérica, dominio T
| Pfam = PF02764
| Pfam_clan =  
| InterPro = IPR022405
| SMART = 
| PROSITE = 
| MEROPS = 
| SCOP = 1ddt
| TCDB = 1.C.7
| OPM family = 
| OPM protein = 
| CAZy = 
| CDD = 
}}
{{Pfam box
| Símbolo = Diphtheria_R

| Nome = Toxina diftérica, dominio R 
| Pfam = PF01324
| Pfam_clan =  
| InterPro = IPR022404
| SMART = 
| PROSITE = 
| MEROPS = 
| SCOP = 1ddt
| TCDB = 1.C.7
| OPM family = 
| OPM protein = 
| CAZy = 
| CDD = 
}}

A '''toxina diftérica''' é unha [[exotoxina]] segregada principalmente pola bacteria ''[[Corynebacterium diphtheriae]]'' causante da [[difteria]], pero tamén por ''[[Corynebacterium ulcerans]]'' e ''[[Corynebacterium pseudotuberculosis]]''. O [[xene]] da  [[toxina]] está codificado por un [[profago]] (virus [[bacteriófago]] co seu xenoma inserido no xenoma da bacteria hóspede), chamado [[Corinebacteriófago|corinefago β]].<ref>[http://iai.asm.org/cgi/content/full/70/8/3985/T1 TABLE 1. Bacterial virulence properties altered by bacteriophages] from {{cite journal | vauthors = Wagner PL, Waldor MK | title = Bacteriophage control of bacterial virulence | journal = Infection and Immunity | volume = 70 | issue = 8 | pages = 3985–93 | date = agosto de 2002 | pmid = 12117903 | pmc = 128183 | doi = 10.1128/IAI.70.8.3985-3993.2002 }}</ref><ref name="Johnson1986">{{cite journal | vauthors = Johnson LP, Tomai MA, Schlievert PM | title = Bacteriophage Involvement in Group A Streptococcal Pyrogenic Exotoxin A Production | journal = Journal of Bacteriology | volume = 166 | issue = 2 | pages = 623–7 | date = maio de 1986 | pmid = 3009415 | pmc = 214650 | doi = 10.1128/jb.166.2.623-627.1986 }}</ref>
A toxina causa a difteria en humanos ao entrar no [[citoplasma]] da célula e inhibir a [[síntese de proteínas]].<ref name="PUB00000429">{{cite journal | vauthors = Bell CE, Eisenberg D | title = Crystal structure of diphtheria toxin bound to nicotinamide adenine dinucleotide | journal = Biochemistry | volume = 35 | issue = 4 | pages = 1137–49 | date = xaneiro de 1996 | pmid = 8573568 | doi = 10.1021/bi9520848 }}</ref>

== Estrutura ==

A toxina diftérica é unha cadea [[polipéptido|polipeptídica]] de 535 [[aminoácido]]s que consta de dúas [[subunidade proteica|subunidades]] enlazadas por [[ponte disulfuro|pontes disulfuro]], coñecida como [[toxina AB|toxina A-B]]. Como a subunidade B se une á superficie celular e esta é a menos estable das subunidades, a subunidade A (máis estable) pode penetrar na célula [[hóspede]].<ref name=Baron>{{cite book | vauthors = Murphy JR | veditors = Baron S  | title = Medical microbiology | year = 1996 | publisher = Univ. of Texas Medical Branch | location = Galveston, Texas | isbn = 978-0-9631172-1-2 | edition = 4ª | chapter = ''Corynebacterium Diphtheriae'': Diphtheria Toxin Production | chapter-url = https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mmed.section.1752 |display-editors=etal| pmid = 21413281  }}</ref>

A [[estrutura cristalina]] da toxina diftérica [[homodímero|homodímera]] foi determinada con resolución de 2,5 [[ángstrom|Å]]. A [[estrutura secundaria|estrutura]] revela que é unha molécula con forma de Y que consta de tres [[dominio proteico|dominios]]. O fragmento A contén o dominio catalítico C, e o fragmento B consta dos dominios T e R:<ref name="pmid1589020">{{cite journal | vauthors = Choe S, Bennett MJ, Fujii G, Curmi PM, Kantardjieff KA, Collier RJ, Eisenberg D | title = The crystal structure of diphtheria toxin | journal = Nature | volume = 357 | issue = 6375 | pages = 216–22 | date = May 1992 | pmid = 1589020 | doi = 10.1038/357216a0 | bibcode = 1992Natur.357..216C }}</ref>

*O dominio catalítico [[N-terminal|amino terminal]], chamado dominio C, ten un [[pregamento proteico|pregamento]] beta+alfa pouco común.<ref name="pmid9012663">{{cite journal | vauthors = Bell CE, Eisenberg D | title = Crystal structure of nucleotide-free diphtheria toxin | journal = Biochemistry | volume = 36 | issue = 3 | pages = 481–8 | date = xaneiro de 1997 | pmid = 9012663 | doi = 10.1021/bi962214s }}</ref> O domino C bloquea a [[síntese de proteínas]] por transferencia de [[ADP-ribosa]] desde o [[dinucleótido de nicotinamida e adenina|NAD<sup>+</sup>]] a un residuo do aminoácido [[diftamida]] do [[EEF2|factor de elongación eucariótico 2]] (eEF-2).<ref name="pmid7833808">{{cite journal | vauthors = Bennett MJ, Eisenberg D | title = Refined structure of monomeric diphtheria toxin at 2.3 A resolution | journal = Protein Science | volume = 3 | issue = 9 | pages = 1464–75 | date = setembro de 1994 | pmid = 7833808 | pmc = 2142954 | doi = 10.1002/pro.5560030912 }}</ref><ref name="pmid8573568">{{cite journal | vauthors = Bell CE, Eisenberg D | title = Crystal structure of diphtheria toxin bound to nicotinamide adenine dinucleotide | journal = Biochemistry | volume = 35 | issue = 4 | pages = 1137–49 | date = xaneiro de 1996 | pmid = 8573568 | doi = 10.1021/bi9520848 }}</ref>
*Un dominio de translocación central, coñecido como dominio T ou TM, ten un pregamento multi-helicoidal similar á [[globina]] con dúas [[hélice alfa|hélices]] adicionais no amino terminal, pero sen contraparte da primeira hélice de globina. Este dominio pénsase que perde o seu pregamento na membrana celular.<ref name="pmid7833807">{{cite journal | vauthors = Bennett MJ, Choe S, Eisenberg D | title = Refined structure of dimeric diphtheria toxin at 2.0 A resolution | journal = Protein Science | volume = 3 | issue = 9 | pages = 1444–63 | date = setembro de 1994 | pmid = 7833807 | pmc = 2142933 | doi = 10.1002/pro.5560030911 }}</ref> Un [[cambio conformacional]] inducido polo [[pH]] no domino T desencadea a inserción na [[membrana endosómica]] e facilita a transferencia do dominio C no [[citoplasma]].<ref name="pmid7833808"/><ref name="pmid8573568"/>
*Un domino de unión ao [[receptor (bioquímica)|receptor]] [[C-terminal|carboxilo terminal]], coñecido como dominio R, ten un pregamento de [[sándwich beta]] que consta de nove febras en dúas follas con topoloxía de [[Folla beta#Motivos estruturais comúns|greca]]; é unha subclase de [[dominio de inmunoglobulina|pregamento similar á inmunoglobulina]].<ref name="pmid9012663"/> O domino R únese a un [[receptor da superficie celular]], o que permite que a toxina entre na [[célula (bioloxía)|célula]] por [[endocitose mediada por receptor]].<ref name="pmid7833808"/><ref name="pmid8573568"/>

== Mecanismo ==
[[Ficheiro:Diphthamide.png|miniatura|[[Diftamida]]]]

# Procesamento
## A rexión líder é cortada durante a secreción.
## Pequenos cortes proteolíticos separan as subunidades A e B, que permanecen unidas por pontes disulfuro ata que chegan ao [[citosol]].
# A toxina únese ao factor de crecemento epidérmico que se une á heparina ([[HB-EGF]]).
# O complexo sofre endocitose pola célula hóspede.
# A acidificación dentro do [[endosoma]] induce a translocación da subunidade A ao citosol.
## Rompen as pontes disulfuro.
## A subunidade B permanece no endosoma como un poro.
# A subunidade A realiza a [[ADP-ribosilación]] do [[EEF2|eEF-2]] do hóspede. Como o eEF-2 é necesario para a síntese proteica; cando é inactivado, o hóspede non pode fabricar proteínas e así morre.
A toxina diftérica ten o mesmo mecanismo de acción que o [[encima]] [[NAD(+)—diftamida ADP-ribosiltransferase]] ({{EC number|2.4.2.36}}). Cataliza a [[ADP-ribosilación]] do [[aminoácido]] pouco común [[diftamida]] no eEF-2 transferindo o grupo ADP-ribosil desde o NAD<sup>+</sup>. A ADP-ribosilación da diftamida inactiva a proteína eEF-2, inhibindo dese modo a [[tradución (xenética)|tradución]] do [[ARNm]]. A reacción catalizada é a seguinte:
: NAD<sup>+</sup> + péptido diftamida <math>\rightleftharpoons</math> [[nicotinamida]] + péptido ''N''-(ADP-D-ribosil)diftamida.

A [[exotoxina de pseudomonas|exotoxina A]] de ''[[Pseudomonas aeruginosa]]'' usa un mecanismo de acción similar.

== Dose letal e efectos ==

A toxina diftérica é extraordinariamente potente.<ref name=Baron /> A [[dose letal]] para as persoas é de 0,1&nbsp;μg de toxina por kg de peso corporal. A morte ocorre pola [[necrose]] do [[corazón]] e o [[fígado]].<ref name=Pappenheimer_1977>{{cite journal | vauthors = Pappenheimer AM | title = Diphtheria toxin | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 46 | issue = 1 | pages = 69–94 | year = 1977 | pmid = 20040 | doi = 10.1146/annurev.bi.46.070177.000441 }}</ref> A toxina diftérica tamén foi asociada co desenvolvemento da miocardite. A miocardite secundaria para a toxina diftérica é considerada un dos maiores riscos para nenos inmunizados.

== Historia ==

A toxina diftérica descubrírona en 1888  [[Émile Roux]] e [[Alexandre Yersin]]. En 1890, [[Von Behring|Emil Adolf von Behring]] desenvolveu unha [[antitoxina diftérica|antitoxina]] obtida de sangue de cabalos inmunizados con bacterias atenuadas.<ref>{{cite journal | vauthors = Enke U | title = 125 Jahre Diphtherieheilserum: Das Behring'sche Gold | trans-title = 125 years of diphtheria healing serum: Behring’s gold | language = German | journal = Deutsches Ärzteblatt | date = 2015 | volume = 112 | issue = 49 | pages = A-2088 | url = https://www.aerzteblatt.de/archiv/173215/125-Jahre-Diphtherieheilserum-Das-Behring-sche-Gold }}</ref> En 1951, Freeman atopou que o xene da toxina non estaba codificado no [[cromosoma bacteriano]], senón por un [[fago]] [[ciclo lisoxénico|lisoxénico]] (o [[Corinebacteriófago|corinefago β]])<ref name="Johnson1986" /> que infecta todas as [[cepa (bioloxía)|cepas]] toxixénicas da bacteria.<ref name="pmid14850426">{{cite journal | vauthors = Freeman VJ | title = Studies on the virulence of bacteriophage-infected strains of Corynebacterium diphtheriae | journal = Journal of Bacteriology | volume = 61 | issue = 6 | pages = 675–88 | date = xuño de 1951 | pmid = 14850426 | pmc = 386063 | doi = 10.1128/JB.61.6.675-688.1951}}</ref><ref name="pmid14927573">{{cite journal | vauthors = Freeman VJ, Morse IU | title = Further observations on the change to virulence of bacteriophage-infected a virulent strains of Corynebacterium diphtheria | journal = Journal of Bacteriology | volume = 63 | issue = 3 | pages = 407–14 | date = marzo de 1952 | pmid = 14927573 | pmc = 169283 | doi =  10.1128/JB.63.3.407-414.1952}}</ref><ref>{{cite book | chapter-url = http://www.textbookofbacteriology.net/diphtheria.html | chapter = Diphtheria | title = Todar's Online Textbook of Bacteriology | vauthors = Todar K | date = 2009 | publisher = Universidade de Wisconsin }}{{Ligazón morta|data=outubro de 2024 }}</ref>

== Uso clínico ==
O fármaco [[denileukin diftitox]] usa a toxina da difteria como axente [[antineoplástico]].

[[Resimmune]] é unha [[inmunotoxina]] que está en ensaios clínicos en pacientes de [[lifoma de células T cutáneo]]. Usa a toxina diftérica (truncada polo dominio de unión á célula) acoplada a un [[anticorpo]] para a [[cadea épsilon da glicoproteína CD3 da superficie da délula T|CD3ε]] (UCHT1).<ref>{{cite book | vauthors = Woo JH, Lee YJ, Neville DM, Frankel AE | title = Immunotherapy of Cancer | chapter = Pharmacology of anti-CD3 diphtheria immunotoxin in CD3 positive T-cell lymphoma trials | series = Methods in Molecular Biology | volume = 651 | issue = 651 | pages = 157–75 | year = 2010 | pmid = 20686966 | doi = 10.1007/978-1-60761-786-0_10 | isbn = 978-1-60761-785-3 }}</ref>

== Investigación ==

Igual que outras toxinas A-B, a toxina diftérica está especializada en transportar proteínas exóxenas a través da membrana de membranas celulares de mamíferos, que adoitan ser impermeables ás grandes proteínas. Esta capacidade exclusiva pode ser reorientada para a entrega de proteínas terapéuticas, en vez do dominio catalítico da toxina.<ref>{{cite journal | vauthors = Auger A, Park M, Nitschke F, Minassian LM, Beilhartz GL, Minassian BA, Melnyk RA | title = Efficient Delivery of Structurally Diverse Protein Cargo into Mammalian Cells by a Bacterial Toxin | journal = Molecular Pharmaceutics | volume = 12 | issue = 8 | pages = 2962–71 | date = agosto de 2015 | pmid = 26103531 | doi = 10.1021/acs.molpharmaceut.5b00233 }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Beilhartz GL, Sugiman-Marangos SN, Melnyk RA | title = Repurposing bacterial toxins for intracellular delivery of therapeutic proteins | journal = Biochemical Pharmacology | volume = 142 | pages = 13–20 | date = outubro de 2017 | pmid = 28408344 | doi = 10.1016/j.bcp.2017.04.009 }}</ref>

Esta toxina tamén foi utilizada en investigacións neurocientíficas e do cancro para eliminar poboacións específicas de células que expresan o receptor da toxina diftérica ([[HB-EGF]]). A administración da toxina no organismo que non expresa de forma natural este receptor (por exemplo, ratos) ten como resultado a eliminación selectiva da poboación celular que o expresa.<ref>{{cite journal | vauthors = Han JH, Kushner SA, Yiu AP, Hsiang HL, Buch T, Waisman A, Bontempi B, Neve RL, Frankland PW, Josselyn SA | display-authors = 6 | title = Selective erasure of a fear memory | journal = Science | volume = 323 | issue = 5920 | pages = 1492–6 | date = marzo de 2009 | pmid = 19286560 | doi = 10.1126/science.1164139  | bibcode = 2009Sci...323.1492H }}</ref><ref>{{cite journal | vauthors = Tammela T, Sage J |doi=10.1146/annurev-cancerbio-030419-033413|title=Investigating Tumor Heterogeneity in Mouse Models|year=2020 |journal=Annual Review of Cancer Biology|volume=4|issue=1|pages=99–119|pmid=34164589|pmc=8218894}}</ref>

== Notas ==
{{listaref|32em}}

== Véxase tamén ==
=== Ligazóns externas ===
* {{MeshName|Diphtheria+Toxin}}

{{control de autoridades}}
{{InterPro content|IPR022406}}

{{InterPro content|IPR022405}}

{{InterPro content|IPR022404}}

[[Categoría:Toxinas bacterianas]]
[[Categoría:Dominios proteicos]]
[[Categoría:Proteínas periféricas de membrana]]