Toxina diftérica
Modelo:Proteína non humana Modelo:Pfam box Modelo:Pfam box Modelo:Pfam box
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 corinefago β.[1][2] A toxina causa a difteria en humanos ao entrar no citoplasma da célula e inhibir a síntese de proteínas.[3]
Estrutura
A toxina diftérica é unha cadea polipeptídica de 535 aminoácidos que consta de dúas subunidades enlazadas por pontes disulfuro, coñecida como 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.[4]
A estrutura cristalina da toxina diftérica homodímera foi determinada con resolución de 2,5 Å. A estrutura revela que é unha molécula con forma de Y que consta de tres dominios. O fragmento A contén o dominio catalítico C, e o fragmento B consta dos dominios T e R:[5]
- O dominio catalítico amino terminal, chamado dominio C, ten un pregamento beta+alfa pouco común.[6] O domino C bloquea a síntese de proteínas por transferencia de ADP-ribosa desde o NAD+ a un residuo do aminoácido diftamida do factor de elongación eucariótico 2 (eEF-2).[7][8]
- Un dominio de translocación central, coñecido como dominio T ou TM, ten un pregamento multi-helicoidal similar á globina con dúas hélices adicionais no amino terminal, pero sen contraparte da primeira hélice de globina. Este dominio pénsase que perde o seu pregamento na membrana celular.[9] Un cambio conformacional inducido polo pH no domino T desencadea a inserción na membrana endosómica e facilita a transferencia do dominio C no citoplasma.[7][8]
- Un domino de unión ao receptor carboxilo terminal, coñecido como dominio R, ten un pregamento de sándwich beta que consta de nove febras en dúas follas con topoloxía de greca; é unha subclase de pregamento similar á inmunoglobulina.[6] O domino R únese a un receptor da superficie celular, o que permite que a toxina entre na célula por endocitose mediada por receptor.[7][8]
Mecanismo
- 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 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 (Modelo:EC number). Cataliza a ADP-ribosilación do aminoácido pouco común diftamida no eEF-2 transferindo o grupo ADP-ribosil desde o NAD+. A ADP-ribosilación da diftamida inactiva a proteína eEF-2, inhibindo dese modo a tradución do ARNm. A reacción catalizada é a seguinte:
- NAD+ + péptido diftamida nicotinamida + péptido N-(ADP-D-ribosil)diftamida.
A exotoxina A de Pseudomonas aeruginosa usa un mecanismo de acción similar.
Dose letal e efectos
A toxina diftérica é extraordinariamente potente.[4] A dose letal para as persoas é de 0,1 μg de toxina por kg de peso corporal. A morte ocorre pola necrose do corazón e o fígado.[10] 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, Emil Adolf von Behring desenvolveu unha antitoxina obtida de sangue de cabalos inmunizados con bacterias atenuadas.[11] En 1951, Freeman atopou que o xene da toxina non estaba codificado no cromosoma bacteriano, senón por un fago lisoxénico (o corinefago β)[2] que infecta todas as cepas toxixénicas da bacteria.[12][13][14]
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 CD3ε (UCHT1).[15]
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.[16][17]
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.[18][19]
Notas
Véxase tamén
Ligazóns externas
Modelo:Control de autoridades Modelo:InterPro content
- ↑ TABLE 1. Bacterial virulence properties altered by bacteriophages from Modelo:Cite journal
- ↑ 2,0 2,1 Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ 4,0 4,1 Modelo:Cite book
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ 6,0 6,1 Modelo:Cite journal
- ↑ 7,0 7,1 7,2 Modelo:Cite journal
- ↑ 8,0 8,1 8,2 Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite bookModelo:Ligazón morta
- ↑ Modelo:Cite book
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal
- ↑ Modelo:Cite journal