La familia de citotoxinas clostridiales (CCT) (TC# 1.C.57) es miembro de la superfamilia de toxinas RTX . Actualmente hay 13 miembros clasificados que pertenecen a la familia CCT. Una lista representativa de estas proteínas está disponible en la base de datos de clasificación de transportadores. Se encuentran homólogos en una variedad de bacterias grampositivas y gramnegativas . [1]
Clostridioides difficile , el agente causal de la diarrea asociada a antibióticos nosocomiales y la colitis pseudomembranosa , posee dos factores de virulencia principales: las grandes citotoxinas clostridiales A (TcdA; TC# 1.C.57.1.2) y B (TcdB, TC# 1.C.57.1.1). La acción de las grandes toxinas clostridiales (LCT) de Clostridioides difficile incluye cuatro pasos: (1) endocitosis mediada por receptor , (2) translocación de un dominio catalítico de glucosiltransferasa a través de la membrana, (3) liberación de la parte enzimática por autoproteólisis y (4) inactivación de las proteínas de la familia Rho. [2] La escisión de la toxina B y todas las demás citotoxinas clostridiales grandes es un proceso autocatalítico que depende de los cofactores de fosfato de inositol citosólico del huésped. Un inhibidor covalente de las proteasas de aspartato, el 1,2-epoxi-3-(p-nitrofenoxi)propano o EPNP, bloquea por completo la función de la toxina B en las células cultivadas y se ha utilizado para identificar el sitio de la proteasa catalíticamente activa. [3] La toxina utiliza señales eucariotas para la autoproteólisis inducida para entregar su dominio tóxico al citosol de las células diana. Reineke et al. (2007) presentan un modelo integrado para la captación y la activación inducida por fosfato de inositol de la toxina B. [4]
La infección por Clostridioides difficile , causada por las acciones de las toxinas homólogas TcdA y TcdB en las células epiteliales del colon, se debe a la unión a las células diana, lo que desencadena la internalización de la toxina en vesículas acidificadas, tras lo cual los segmentos crípticos del dominio de translocación de 1050 aa se despliegan y se insertan en la membrana delimitadora, creando un pasaje transmembrana hacia el citosol. [5] Los residuos sensibles, agrupados entre los residuos de aminoacilo 1035 y 1107, cuando se mutan individualmente, reducen la toxicidad celular en más de 1000 veces. Las variantes defectuosas presentan una formación de poros alterada en las bicapas lipídicas planas y las membranas biológicas, lo que resulta en una incapacidad para intoxicar las células a través de vías apoptóticas o necróticas. Los hallazgos sugieren similitudes entre los "puntos calientes" formadores de poros de TcdB y el dominio de translocación de la toxina de la difteria . [5]
Las citotoxinas clostridiales A (306 kDa; TC# 1.C.57.1.2) y B (269 kDa; TC# 1.C.57.1.1) procesadas proteolíticamente son O-glicosiltransferasas que modifican pequeñas GTPasas de la familia Rho mediante glucosilación de residuos de treonina, bloqueando así la acción de las GTPasas como interruptores de procesos de señalización como los mediados por el citoesqueleto de actina. De este modo, las toxinas inducen la redistribución de los filamentos de actina y hacen que las células se redondeen. Los dominios catalíticos de las CCT probablemente ingresan al citoplasma desde endosomas ácidos . Las toxinas forman canales permeables a iones en las membranas celulares y bicapas artificiales cuando se exponen a pH ácido. Se ha demostrado la formación de canales dependientes del pH para las toxinas B y C de C. difficile, así como para la toxina letal de Clostridium sordellii (TcsL). [6] Se presume que un pH bajo induce cambios conformacionales/estructurales que promueven la inserción de la membrana y la formación de canales.
Las citotoxinas de la familia CCT son grandes (p. ej., la toxina B de C. difficile tiene 2366 aa de longitud) y tripartitas, siendo el dominio N-terminal la unidad catalítica, el dominio C-terminal el receptor celular y el dominio hidrofóbico central el formador de canales. En este sentido, se parecen superficialmente a la toxina de la difteria (DT; TC# 1.C.7), aunque no se observa una similitud significativa de secuencia entre las CCT y la DT. La proteína de la toxina B de E. coli (TC# 1.C.57.2.1) y la proteína TC0437 de Chlamydial (TC# 1.C.57.2.2) tienen 3169 aa y 3255 aa, respectivamente. La toxina ToxA distantemente relacionada de Pasteurella multocida (TC# 1.C.57.3.1) tiene 1285 aa, mientras que las toxinas Cnf1 y 2 de E. coli (TC#s 1.C.57.3.2 y 1.C.57.3.3, respectivamente) tienen 1014 aa, y la citotoxina RTX de Vibrio vulnificus (TC# 1.C.57.3.4) tiene 5206 aa.
Las reacciones de transporte generalizadas catalizadas por los CCT son: [1]