La familia de citotoxinas clostridiales (CCT) (TC# 1.C.57) es un miembro de la superfamilia de toxinas RTX . Actualmente hay 13 miembros clasificados pertenecientes a la familia CCT. Una lista representativa de estas proteínas está disponible en la base de datos de clasificación de transportadores. Los homólogos se encuentran en una variedad de bacterias Gram positivas y Gram negativas . [1]
Clostridium difficile , el agente causante de la diarrea nosocomial asociada a antibióticos y de 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 toxinas clostridiales grandes (LCT) de Clostridium difficile incluye cuatro pasos: (1) endocitosis mediada por receptores , (2) translocación de un dominio catalítico de glucosiltransferasa a través de la membrana, (3) liberación de la parte enzimática mediante autoproteólisis y (4) inactivación de 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 citosólicos de inositolfosfato del huésped. Un inhibidor covalente de las aspartato proteasas, el 1,2-epoxi-3-(p-nitrofenoxi)propano o EPNP, bloquea completamente la función de la toxina B en 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 activación de la toxina B inducida por fosfato de inositol. [4]
La infección por Clostridium difficile , causada por las acciones de las toxinas homólogas TcdA y TcdB en las células epiteliales del colon, se debe a la unión a células diana que desencadena la internalización de la toxina en vesículas acidificadas, tras lo cual segmentos crípticos desde dentro del dominio de translocación de 1.050 aa se despliegan y se insertan en el membrana circundante, creando un pasaje transmembrana hacia el citosol. [5] Los residuos sensibles agrupados entre los residuos de aminoacilo 1035 y 1107, cuando se mutaron individualmente, redujeron la toxicidad celular en >1000 veces. Las variantes defectuosas exhiben una formación de poros deteriorada 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 críticos" formadores de poros de TcdB y el dominio de translocación de la toxina diftérica . [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 las pequeñas GTPasas de la familia Rho mediante glucosilación de residuos de treonina, bloqueando así la acción de las GTPasas como interruptores de procesos de señales 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 los iones en las membranas celulares y bicapas artificiales cuando se exponen a un 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] El pH bajo presumiblemente 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 aas de largo) y tripartitas, siendo el dominio N-terminal la unidad catalítica, el dominio C-terminal el receptor celular y el dominio hidrófobo central el formador de canal. A este respecto, se parecen superficialmente a la toxina diftérica (DT; TC# 1.C.7), aunque no se observa ninguna similitud de secuencia significativa entre las CCT y las DT. La proteína de la toxina B de E. coli (TC# 1.C.57.2.1) y la proteína clamidia TC0437 (TC# 1.C.57.2.2) tienen 3169 aas y 3255 aas, respectivamente. La toxina ToxA lejanamente relacionada de Pasteurella multocida (TC# 1.C.57.3.1) tiene 1285 aas, mientras que las toxinas Cnf1 y 2 de E. coli (TC#s 1.C.57.3.2 y 1.C.57.3.3 , respectivamente) son 1014 aas, y la citotoxina RTX de Vibrio vulnificus (TC# 1.C.57.3.4) es 5206 aas.
Las reacciones de transporte generalizadas catalizadas por CCT son: [1]