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.TABLE 1. Bacterial virulence properties altered by bacteriophages from A toxina causa a difteria en humanos ao entrar no citoplasma da célula e inhibir a síntese de proteínas.
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.
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:
O dominio catalítico amino terminal, chamado dominio C, ten un pregamento beta+alfa pouco común. 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). 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. Un cambio conformacional inducido polo pH no domino T desencadea a inserción na membrana endosómica e facilita a transferencia do dominio C no citoplasma. 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. O domino R únese a un receptor da superficie celular, o que permite que a toxina entre na célula por endocitose mediada por receptor.
Mecanismo 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 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 (). 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. 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. 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. En 1951, Freeman atopou que o xene da toxina non estaba codificado no cromosoma bacteriano, senón por un fago lisoxénico (o corinefago β) que infecta todas as cepas toxixénicas da bacteria.
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).
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.
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.
Notas
Véxase tamén Ligazóns externas
Categoría:Toxinas bacterianas Categoría:Dominios proteicos Categoría:Proteínas periféricas de membrana