La toxina diftérica es una única cadena polipeptídica de 535 aminoácidos que consta de dos subunidades unidas por puentes disulfuro , conocida como toxina AB . La unión a la superficie celular de la subunidad B (la menos estable de las dos subunidades) permite que la subunidad A (la parte más estable de la proteína) penetre en la célula huésped . [4]
Un dominio de translocación central, conocido como dominio T o dominio TM, tiene un pliegue similar a una globina de múltiples hélices con dos hélices adicionales en el extremo amino pero sin contraparte de la primera hélice de globina . Se cree que este dominio se desarrolla en la membrana . [8] Un cambio conformacional inducido por el pH en el dominio T desencadena la inserción en la membrana endosómica y facilita la transferencia del dominio C al citoplasma . [7] [3]
La toxina diftérica tiene el mismo mecanismo de acción que la enzima NAD(+)—diftamida ADP-ribosiltransferasa ( EC 2.4.2.36). Cataliza la ribosilación de ADP del inusual aminoácido diftamida en eEF-2 transfiriendo el grupo ADP-ribosil de NAD + . La ribosilación por ADP de la diftamida inactiva la proteína eEF-2, inhibiendo así la traducción del ARNm. La reacción catalizada es la siguiente:
NAD + + péptido diftamida nicotinamida + péptido N -(ADP-D-ribosil)diftamida.
Los pasos involucrados en la generación de toxicidad son los siguientes: [ cita necesaria ]
Procesando
La región líder se escinde durante la secreción.
El mellado proteolítico separa las subunidades A y B, que permanecen unidas por enlaces disulfuro hasta llegar al citosol.
La toxina se une al precursor del factor de crecimiento epidérmico de unión a heparina ( HB-EGF ). [9] : 116
El complejo sufre endocitosis por parte de la célula huésped.
La acidificación dentro del endosoma induce la translocación de la subunidad A al citosol.
Los enlaces disulfuro se rompen.
La subunidad B permanece en el endosoma en forma de poro.
Los ADP-ribosilatos de la subunidad A albergan eEF-2, que es necesario para la síntesis de proteínas; cuando se inactiva, el huésped no puede producir proteínas y, por tanto, muere.
Dosis letales y efectos.
La toxina de la difteria es extraordinariamente potente. [4] La dosis letal para los seres humanos es de aproximadamente 0,1 μg de toxina por kg de peso corporal. La muerte se produce por necrosis del corazón y del hígado . [10] La toxina diftérica también se ha asociado con el desarrollo de miocarditis. La miocarditis secundaria a la toxina diftérica se considera uno de los mayores riesgos para los niños no vacunados.
Historia
La toxina diftérica fue descubierta en 1888 por Émile Roux y Alexandre Yersin . En 1890, Emil Adolf von Behring desarrolló una antitoxina a partir de sangre de caballos inmunizados con bacterias atenuadas. [11] En 1951, Freeman descubrió que el gen de la toxina no estaba codificado en el cromosoma bacteriano, sino por un fago lisogénico ( corinefago β ) [2] que infectaba todas las cepas toxigénicas. [12] [13] [14]
Resimmune es una inmunotoxina que se encuentra en ensayos clínicos en pacientes con linfoma cutáneo de células T. Utiliza la toxina diftérica (truncada por el dominio de unión celular) acoplada a un anticuerpo contra CD3ε (UCHT1). [15]
Investigación
Al igual que otras toxinas AB, la toxina diftérica es experta en transportar proteínas exógenas a través de las membranas celulares de los mamíferos, que suelen ser impermeables a las proteínas grandes. Esta capacidad única puede reutilizarse para administrar proteínas terapéuticas, en lugar del dominio catalítico de la toxina. [16] [17]
Esta toxina también se ha utilizado en investigaciones neurocientíficas y sobre el cáncer para extirpar poblaciones específicas de células que expresan el receptor de la toxina diftérica ( factor de crecimiento similar al EGF que se une a la heparina ). La administración de la toxina al organismo que no expresa naturalmente este receptor (por ejemplo, ratones) dará como resultado la ablación selectiva de la población celular que sí lo expresa. [18] [19]
Anotaciones
^ Un profago es un virus que se ha insertado en el genoma de la bacteria huésped.
Referencias
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