Toksyna Shiga
Identyfikatory | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
podjednostek beta toksyny podobnej do Shiga | |||||||||
Symbol | SLT_beta | ||||||||
Pfam | PF02258 | ||||||||
InterPro | IPR003189 | ||||||||
SCOP2 | 2bos / ZAKRES / SUPFAM | ||||||||
TCDB | 1.C.54 | ||||||||
|
Identyfikatory | |
---|---|
podjednostki A toksyny podobnej do Shiga | |
Symbol | Shiga-like_toxin_subunit_A |
InterPro | IPR016331 |
SCOP2 | 1r4q / ZAKRES / SUPFAM |
Toksyny Shiga to rodzina pokrewnych toksyn z dwiema głównymi grupami , Stx1 i Stx2, wyrażanych przez geny uważane za część genomu profagów lambdoidów . Toksyny zostały nazwane na cześć Kiyoshi Shigi , który jako pierwszy opisał bakteryjne podłoże czerwonki wywołanej przez Shigella dysenteriae . Toksyna podobna do Shiga ( SLT ) to historyczne określenie podobnych lub identycznych toksyn wytwarzanych przez Escherichia coli . Najczęstszymi źródłami toksyny Shiga są bakterie S. dysenteriae i niektóre serotypy Escherichia coli (STEC), w tym serotypy O157:H7 i O104:H4 .
Nomenklatura
Mikrobiolodzy używają wielu terminów do opisania toksyny Shiga i rozróżniają więcej niż jedną unikalną formę. Wiele z tych terminów jest używanych zamiennie .
- Toksyny Shiga typu 1 i typu 2 (Stx-1 i 2) to toksyny Shiga wytwarzane przez niektóre szczepy E. coli . Stx-1 jest identyczny ze Stx z Shigella spp. lub różni się tylko jednym aminokwasem. Stx-2 ma 56% identyczności sekwencji ze Stx-1.
- Cytotoksyny – archaiczne określenie Stx – jest używane w szerokim znaczeniu .
- Werotoksyny/werotoksyny – rzadko używane określenie Stx – wynikają z nadwrażliwości komórek Vero na Stx.
- Termin toksyny podobne do Shiga to kolejny przestarzały termin, który powstał przed zrozumieniem, że toksyny Shiga i toksyny podobne do Shiga są identyczne.
Historia
Toksyna została nazwana na cześć Kiyoshi Shiga , który odkrył S. dysenteriae w 1897 r. W 1977 r. badacze z Ottawy w Ontario odkryli toksynę Shiga zwykle wytwarzaną przez Shigella dysenteriae w linii E. coli . Wersja toksyny E. coli została nazwana „werotoksyną” ze względu na jej zdolność do zabijania komórek Vero ( nerka afrykańskiej małpy zielonej komórki) w hodowli. Wkrótce potem werotoksynę zaczęto nazywać toksyną podobną do Shiga ze względu na jej podobieństwo do toksyny Shiga.
Niektórzy badacze sugerują, że gen kodujący toksynę podobną do Shiga pochodzi z bakteriofaga lambdoidowego konwertującego toksyny , takiego jak H-19B lub 933W, wprowadzonego do chromosomu bakterii poprzez transdukcję . Badania filogenetyczne różnorodności E. coli sugerują , że transdukcja toksyny Shiga do niektórych szczepów E. coli mogła być stosunkowo łatwa , ponieważ Shigella sama jest podrodzajem Escherichia ; w rzeczywistości niektóre szczepy tradycyjnie uważane za E. coli (w tym te wytwarzające tę toksynę) w rzeczywistości należą do tej linii. Będąc bliższymi krewnymi Shigella dysenteriae niż typowej E. coli , nie jest niczym niezwykłym, że toksyny podobne do tych występujących w S. dysenteriae są produkowane przez te szczepy. W miarę postępu mikrobiologii historyczne różnice w nazewnictwie (które powstały w wyniku stopniowego rozwoju nauki w wielu miejscach) coraz częściej ustępują miejsca uznawaniu wszystkich tych cząsteczek za „wersje tej samej toksyny”, a nie za „różne toksyny”.
Przenoszenie
Toksyna wymaga wysoce specyficznych receptorów na powierzchni komórek, aby przyczepić się do komórki i wejść do niej ; gatunki takie jak bydło , świnie i jelenie , które nie są nosicielami tych receptorów, mogą być siedliskiem bakterii toksycznych bez żadnych negatywnych skutków, wydalając je z kałem , skąd mogą zostać przeniesione na ludzi.
Znaczenie kliniczne
Objawy spożycia toksyny Shiga obejmują ból brzucha i wodnistą biegunkę. Ciężkie, zagrażające życiu przypadki charakteryzują się krwotocznym zapaleniem jelita grubego (HC).
Toksyna jest powiązana z zespołem hemolityczno-mocznicowym . Natomiast Shigella mogą również wytwarzać enterotoksyny Shigella, które są przyczyną czerwonki .
Toksyna jest skuteczna wobec małych naczyń krwionośnych, takich jak przewód pokarmowy , nerki i płuca , ale nie działa na duże naczynia, takie jak tętnice i główne żyły . Specyficznym celem toksyny wydaje się być śródbłonek naczyniowy kłębuszków . Jest to struktura filtrująca, która jest kluczem do funkcjonowania nerek. Zniszczenie tych struktur prowadzi do niewydolności nerek i rozwoju często śmiertelnego i wyniszczającego zespołu hemolityczno-mocznicowego. Zatrucie pokarmowe z toksyną Shiga często działa również na płuca i układ nerwowy .
Struktura i mechanizm
Mechanizm
Podjednostki B toksyny wiążą się ze składnikiem błony komórkowej znanym jako glikolipidowa globotriaozyloceramid (Gb3). Wiązanie podjednostki B z Gb3 powoduje indukcję wąskich rurkowatych wgłębień błony, co napędza tworzenie wewnętrznych kanalików błonowych w celu wychwytu bakterii do komórki. Kanaliki te są niezbędne do wchłaniania do komórki gospodarza. Toksyna Shiga (toksyna nie tworząca porów) jest przenoszona do cytozolu poprzez sieć Golgiego i retikulum endoplazmatyczne (ER). Z aparatu Golgiego toksyna jest transportowana na ostry dyżur. Toksyny Shiga działają hamująco na syntezę białek w komórkach docelowych poprzez mechanizm podobny do działania niesławnej toksyny roślinnej, rycyny . Po wejściu do komórki przez makropinosom ładunek (podjednostka A) odcina specyficzną zasadę nukleinową adeniny z RNA 28S podjednostki 60S rybosomu , zatrzymując w ten sposób syntezę białka. Ponieważ działają głównie na wyściółkę naczyń krwionośnych , śródbłonek naczyń, ostatecznie dochodzi do uszkodzenia wyściółki i krwotoku. [ potrzebne wyjaśnienie ] Pierwszą reakcją jest zwykle krwawa biegunka. Dzieje się tak dlatego, że toksyna Shiga jest zwykle wchłaniana wraz ze skażoną żywnością lub wodą .
Bakteryjną toksynę Shiga można stosować w terapii celowanej raka żołądka, ponieważ ta jednostka nowotworowa wykazuje ekspresję receptora toksyny Shiga. W tym celu z podjednostką B sprzęga się nieswoisty środek chemioterapeutyczny, aby uczynić go specyficznym. W ten sposób podczas terapii niszczone są tylko komórki nowotworowe, ale nie komórki zdrowe.
Struktura
Toksyna ma dwie podjednostki – oznaczone A ( masa cząsteczkowa 32000 Da) i B (masa cząsteczkowa 7700 Da) – i jest jedną z toksyn AB 5 . Podjednostka B jest pentamerem , który wiąże się ze specyficznymi glikolipidami w komórce gospodarza, w szczególności z globotriaozyloceramidem (Gb3). Następnie podjednostka A ulega internalizacji i rozszczepieniu na dwie części. Następnie składnik A1 wiąże się z rybosomem, zakłócając syntezę białka. Stwierdzono, że Stx-2 jest około 400 razy bardziej toksyczny (jak określono ilościowo na podstawie LD 50 u myszy) niż Stx-1.
Gb3 z nieznanych przyczyn występuje w większych ilościach w tkankach nabłonka nerek, czemu można przypisać toksyczność nerkową toksyny Shiga. Gb3 występuje także w neuronach ośrodkowego układu nerwowego i śródbłonku, co może prowadzić do neurotoksyczności. Wiadomo również, że Stx-2 zwiększa ekspresję swojego receptora GB3 i powoduje dysfunkcje neuronalne.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
- Wpisy UniprotKB: stxA1 , stxB1 , stxA2 , stxB2
- Shiga + toksyna w Amerykańskiej Narodowej Bibliotece Medycznej Nagłówki tematów medycznych (MeSH)
- Shiga-Like+Toxin+I w Amerykańskiej Narodowej Bibliotece Medycznej Nagłówki tematów medycznych (MeSH)
- Shiga-Like+Toxin+II w Amerykańskiej Narodowej Bibliotece Medycznej Nagłówki tematów medycznych (MeSH)
- „Shigella” w internetowym podręczniku bakteriologii Todara
- „Tak zwane geny chromosomalnej werotoksyny są w rzeczywistości przenoszone przez wadliwe profagi” ( doi : 10.1093/dnares/6.2.141 )