Введите токсин
| Бета-субъединица шигаподобного токсина | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | SLT_бета | ||
| Пфам | PF02258 | ||
| ИнтерПро | ИПР003189 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 2бос / СКОПе / СУПФАМ | ||
| TCDB | 1.С.54 | ||
| |||
| Субъединица А шигаподобного токсина | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | Enter-like_toxin_subunit_A |
| ИнтерПро | ИПР016331 |
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1r4q / СКОПе / СУПФАМ |
Шига-токсины представляют собой семейство родственных токсинов которые считаются частью генома лямбдоидных с двумя основными группами, Stx1 и Stx2, экспрессируемых генами , профагов . [ 1 ] Токсины названы в честь Киёси Сиги , который первым описал бактериальную природу дизентерии, вызываемой Shigella Dysenteriae . [ 2 ] Шигаподобный токсин ( SLT ) — исторический термин, обозначающий сходные или идентичные токсины, вырабатываемые Escherichia coli . [ 3 ] Наиболее распространенными источниками шига-токсина являются бактерии S.dysenteriae и некоторые серотипы Escherichia coli (шигатоксигенные или STEC), которые включают серотипы O157:H7 и O104:H4 . [ 4 ] [ 5 ]
Номенклатура
[ редактировать ]Микробиологи используют множество терминов для описания токсина Шига и различают более чем одну уникальную форму. Многие из этих терминов используются как взаимозаменяемые .
- Шига-токсины типа 1 и типа 2 (Stx-1 и 2) представляют собой шига-токсины, продуцируемые некоторыми штаммами E. coli . Stx-1 идентичен Stx Shigella spp. или отличается только одной аминокислотой. [ 6 ] Stx-2 имеет 56% идентичности последовательности с Stx-1. [ нужна ссылка ]
- Цитотоксины – архаичное обозначение Stx – используется в широком смысле .
- Вероцитотоксины/веротоксины – редко используемый термин для обозначения Stx – возникают из-за гиперчувствительности клеток Vero к Stx. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]
- Термин «шигаподобные токсины» — еще один устаревший термин, возникший до того, как стало понятно, что сига и шигаподобные токсины идентичны. [ 10 ]
История
[ редактировать ]Токсин назван в честь Киёси Сига , открывшего S.dysenteriae в 1897 году. [ 2 ] В 1977 году исследователи из Оттавы , Онтарио, обнаружили токсин Шига, обычно вырабатываемый Shigelladysenteriae, в линии E. coli . [ 11 ] клетки Vero Версия токсина E. coli была названа «веротоксином» из-за ее способности убивать клетки ( почек зеленой мартышки африканской ) в культуре. Вскоре после этого веротоксин был назван шига-подобным токсином из-за его сходства с шига-токсином.
Некоторые исследователи предположили, что ген, кодирующий шига-подобный токсин, происходит от токсин-конвертирующего лямбдоидного бактериофага , такого как H-19B или 933W, вставленного в бактерии хромосому посредством трансдукции . [ 12 ] Филогенетические исследования разнообразия E. coli , было относительно легко преобразоваться в определенные штаммы E. coli , поскольку Shigella сама по себе является подродом Escherichia предполагают, что токсину шига, возможно ; Фактически, некоторые штаммы, традиционно считающиеся кишечной палочкой (в том числе те, которые производят этот токсин), на самом деле принадлежат к этой линии. Поскольку эти штаммы являются более близкими родственниками Shigelladysenteriae, чем типичной E.coli , нет ничего необычного в том, что токсины, сходные с токсинами S.dysenteriae эти штаммы продуцируют . По мере развития микробиологии исторические различия в номенклатуре (возникшие из-за постепенного развития науки во многих местах) все больше уступают место признанию всех этих молекул «версиями одного и того же токсина», а не «разными токсинами». [ 13 ] : 2–3
Передача инфекции
[ редактировать ]Токсину требуются высокоспецифичные рецепторы на поверхности клеток, чтобы прикрепиться и проникнуть в клетку ; такие виды , как крупный рогатый скот , свиньи и олени , которые не несут этих рецепторов, могут содержать токсигенные бактерии без каких-либо вредных последствий, выделяя их со своими фекалиями , откуда они могут передаваться людям. [ 14 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Симптомы проглатывания токсина Шига включают боль в животе, а также водянистую диарею. Тяжелые, опасные для жизни случаи характеризуются геморрагическим колитом (ГК). [ 15 ]
Токсин связан с гемолитико-уремическим синдромом . Напротив, виды шигелл могут также производить энтеротоксины шигелл , которые являются причиной дизентерии .
Токсин эффективен против мелких кровеносных сосудов, таких как пищеварительный тракт , почки и легкие , но не против крупных сосудов, таких как артерии или крупные вены . Специфической мишенью для токсина, по-видимому, является сосудистый эндотелий клубочков . Это фильтрующая структура, которая является ключом к функции почек. Разрушение этих структур приводит к почечной недостаточности и развитию часто смертельного и зачастую изнурительного гемолитико-уремического синдрома. Пищевое отравление токсином Шига часто также оказывает воздействие на легкие и нервную систему .
Структура и механизм
[ редактировать ]
Механизм
[ редактировать ]Субъединицы B токсина связываются с компонентом клеточной мембраны, известным как гликолипид- глоботриаозилцерамид (Gb3). Связывание субъединицы B с Gb3 вызывает индукцию инвагинаций узких канальцевых мембран, что приводит к образованию внутренних мембранных канальцев для комплекса токсин-рецептор. [ 16 ] попадание в клетку. Эти канальцы необходимы для проникновения в клетку-хозяина. [ 17 ] Шига-токсин (токсин, не образующий пор) переносится в цитозоль через сеть Гольджи и эндоплазматический ретикулум (ЭР). Из аппарата Гольджи токсин попадает в отделение неотложной помощи. Затем он расщепляется фуриноподобной протеазой для отделения субъединицы А1. Сообщается, что некоторые комплексы токсин-рецептор обходят эти этапы и транспортируются в ядро, а не в цитозоль, с неизвестными эффектами. [ 16 ]
Токсины шига ингибируют синтез белка в клетках-мишенях по механизму, аналогичному механизму печально известного растительного токсина рицина . [ 18 ] [ 19 ] в клетку через макропиносому После проникновения [ 20 ] полезная нагрузка (субъединица А) отщепляет специфическое адениновое азотистое основание от 28S РНК субъединицы 60S рибосомы , тем самым останавливая синтез белка. [ 21 ] Поскольку они в основном действуют на оболочку кровеносных сосудов , сосудистый эндотелий, в конечном итоге происходит разрушение оболочки и кровотечение. [ нужны разъяснения ] Первой реакцией обычно является кровавый понос. Это связано с тем, что токсин Шига обычно попадает в организм с зараженной пищей или водой .
Бактериальный токсин шига может быть использован для таргетной терапии рака желудка, поскольку эта опухоль экспрессирует рецептор токсина шига. Для этой цели неспецифический химиотерапевтический препарат конъюгируют с B-субъединицей, чтобы сделать его специфичным. Таким образом, во время терапии уничтожаются только опухолевые клетки, но не здоровые клетки. [ 22 ]
Структура
[ редактировать ]Токсин состоит из двух субъединиц, обозначенных A ( мол. масса 32000 Да) и B (мол. масса 7700 Да), и является одним из AB 5 токсинов . Субъединица B представляет собой пентамер , который связывается со специфическими гликолипидами клетки-хозяина, в частности с глоботриаозилцерамидом (Gb3). [ 23 ] [ 24 ] После этого субъединица А интернализуется и расщепляется на две части. Затем компонент А1 связывается с рибосомой, нарушая синтез белка. Было обнаружено, что Stx-2 примерно в 400 раз более токсичен (количественно LD 50 у мышей), чем Stx-1.
Gb3 по неизвестным причинам присутствует в больших количествах в эпителиальных тканях почек, что может быть связано с почечной токсичностью токсина Шига. Gb3 также обнаруживается в нейронах центральной нервной системы и эндотелии, что может приводить к нейротоксичности . [ 25 ] Также известно, что Stx-2 увеличивает экспрессию своего рецептора GB3 и вызывает дисфункции нейронов. [ 26 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фридман Д; Суд Д (2001). «Бактериофаг лямбда: жив-здоров и все еще делает свое дело». Современное мнение в микробиологии . 4 (2): 201–7. дои : 10.1016/S1369-5274(00)00189-2 . ПМИД 11282477 .
- ^ Перейти обратно: а б Трофи, Эндрю Ф.; Уэно-Олсен, Ханна; Оива, Руйко; Ёсикава, Масаносукэ (1 ноября 1999 г.). «Доктор Киёси Сига: первооткрыватель дизентерийной палочки » Клинические инфекционные болезни . 29 (5): 1303–1306. дои : 10.1086/313437 . ISSN 1058-4838 . ПМИД 10524979 .
- ^ Чжу Ц; Ли Л; Го Цзы; Ян Р. (июнь 2002 г.). «Идентификация шигаподобного токсина Escherichia coli, выделенного от детей, больных диареей, методом полимеразной цепной реакции» . Подбородок. Мед. Дж . 115 (6): 815–8. ПМИД 12123543 .
- ^ Беутин Л. (2006). «Новые энтерогеморрагические кишечные палочки, причины и последствия возникновения возбудителя для человека». Журнал ветеринарной медицины, серия B. 53 (7): 299–305. дои : 10.1111/j.1439-0450.2006.00968.x . ПМИД 16930272 .
- ^ Спирс К.Дж., Роу Эй.Дж., Галли Д.Л. (2006). «Сравнение патогенеза энтеропатогенной и энтерогеморрагической кишечной палочки » . Письма FEMS по микробиологии . 255 (2): 187–202. дои : 10.1111/j.1574-6968.2006.00119.x . ПМИД 16448495 .
- ^ Капер Дж.Б., О'Брайен А.Д. (2014). Сперандио В., Ховде С.Дж. (ред.). «Обзор и исторические перспективы» . Микробиологический спектр . 2 (6). doi : 10.1128/microbiolspec.EHEC-0028-2014 . ПМК 4290666 . ПМИД 25590020 .
- ^ Беутин Л; Гейер Д; Штайнрюк Х; Циммерманн С; Шойц Ф (сентябрь 1993 г.). «Распространенность и некоторые свойства веротоксина (шигаподобного токсина), продуцирующего Escherichia coli, у семи различных видов здоровых домашних животных» . Журнал клинической микробиологии . 31 (9): 2483–8. doi : 10.1128/JCM.31.9.2483-2488.1993 . ПМК 265781 . ПМИД 8408571 .
- ^ Битзан М; Ричардсон С; Хуан С; Бойд Б; Петрик М; Кармали М.А. (август 1994 г.). «Доказательства того, что веротоксины (шигаподобные токсины) из Escherichia coli связываются с антигенами группы крови P эритроцитов человека in vitro» . Инфекция и иммунитет . 62 (8): 3337–47. дои : 10.1128/IAI.62.8.3337-3347.1994 . ПМК 302964 . ПМИД 8039905 .
- ^ Джиральди Р; Гут Б.Е.; Трабулси Л.Р. (июнь 1990 г.). «Производство шигаподобного токсина среди штаммов Escherichia coli и других бактерий, выделенных от диареи в Сан-Паулу, Бразилия» . Журнал клинической микробиологии . 28 (6): 1460–2. doi : 10.1128/JCM.28.6.1460-1462.1990 . ПМК 267957 . ПМИД 2199511 .
- ^ Шутц Ф., Тил Л.Д., Беутин Л., Пьерар Д., Бювенс Г., Карч Х., Мельманн А., Каприоли А., Тоццоли Р., Морабито С., Строкбайн Н.А., Мелтон-Селса А.Р., Санчес М., Перссон С., О'Брайен А.Д. (сентябрь). 2012). «Многоцентровая оценка протокола на основе последовательностей для подтипирования токсинов Шига и стандартизации номенклатуры Stx» . Журнал клинической микробиологии . 50 (9): 2951–63. дои : 10.1128/JCM.00860-12 . ПМЦ 3421821 . ПМИД 22760050 .
- ^ Коновальчук Дж., Спирс Дж.И., Ставрик С. (декабрь 1977 г.). «Веро-ответ на цитотоксин Escherichia coli» . Инфекция и иммунитет . 18 (3): 775–9. дои : 10.1128/IAI.18.3.775-779.1977 . ПМК 421302 . ПМИД 338490 .
- ^ Мизутани С., Накадзоно Н., Сугино Ю. (апрель 1999 г.). «Так называемые хромосомные гены веротоксина на самом деле передаются дефектными профагами» . Исследование ДНК . 6 (2): 141–3. дои : 10.1093/dnares/6.2.141 . ПМИД 10382973 .
- ^ Сильва С.Дж., Брэндон Д.Л., Скиннер С.Б., He X и др. (2017), «Глава 3: Структура токсинов шига и других токсинов AB5» , Токсины шига: обзор структуры, механизма и обнаружения , Springer, ISBN 978-3319505800 .
- ^ Асакура Х., Макино С., Кобори Х., Ватарай М., Сирахата Т., Икеда Т., Такеши К. (август 2001 г.). «Филогенетическое разнообразие и сходство активных центров шига-токсина (stx) в изолятах Escherichia coli (STEC), продуцирующих шига-токсин, от человека и животных» . Эпидемиология и инфекции . 127 (1): 27–36. дои : 10.1017/S0950268801005635 . ПМЦ 2869726 . ПМИД 11561972 .
- ^ Беутин, Л; Мико, А; Краузе, Г; Прис, К; Хаби, С; Стидж, К; Альбрехт, Н. (2007). «Идентификация патогенных для человека штаммов Escherichia coli, продуцирующих шига-токсин, из пищевых продуктов путем сочетания серотипирования и молекулярного типирования генов шига-токсина» . Прикладная и экологическая микробиология . 73 (15): 4769–75. Бибкод : 2007ApEnM..73.4769B . дои : 10.1128/АЕМ.00873-07 . ПМК 1951031 . ПМИД 17557838 .
- ^ Перейти обратно: а б Обриг Т.Г. (2010). « Escherichia coli Механизмы действия шига-токсина при заболеваниях почек» . Токсины . 2 (12): 2769–2794. дои : 10.3390/toxins2122769 . ПМК 3032420 . ПМИД 21297888 .
- ^ Ремер В., Берланд Л., Шамбон В., Гаус К., Виндшигль Б., Тенца Д., Али М.Р., Фрейзер В., Флоран Х.К., Перрэ Д., Ламаз К., Рапозо Г., Стейнем С., Сенс П., Бассеро П., Йоханнес Л. (ноябрь 2007 г.) ). «Шига-токсин вызывает инвагинацию трубчатой мембраны для его поглощения клетками». Природы . 450 (7170): 670–5. Бибкод : 2007Natur.450..670R . дои : 10.1038/nature05996 . ПМИД 18046403 . S2CID 4410673 .
- ^ Сандвиг К., ван Дерс Б. (ноябрь 2000 г.). «Проникновение рицина и шига-токсина в клетки: молекулярные механизмы и медицинские перспективы» . Журнал ЭМБО . 19 (22): 5943–50. дои : 10.1093/emboj/19.22.5943 . ПМК 305844 . ПМИД 11080141 .
- ^ Меркателли Д., Бортолотти М., Георгий Ф.М. (август 2020 г.). «Вывод транскрипционной сети и анализ главного регулятора ответа на белки, инактивирующие рибосомы, в клетках лейкемии». Токсикология . 441 : 152531. Бибкод : 2020Toxgy.44152531M . дои : 10.1016/j.tox.2020.152531 . ПМИД 32593706 . S2CID 220255474 .
- ^ Лукьяненко В, Малюкова И, Хаббард А, Деланной М, Бедекер Е, Жу С, Чеботару Л, Ковбаснюк О (ноябрь 2011 г.). «Энтерогеморрагическая инфекция, вызванная Escherichia coli, стимулирует макропиноцитоз и трансцитоз шига-токсина 1 через эпителиальные клетки кишечника» . Американский журнал физиологии. Клеточная физиология . 301 (5): C1140-9. doi : 10.1152/ajpcell.00036.2011 . ПМЦ 3213915 . ПМИД 21832249 .
- ^ Донохью-Рольф А., Ачесон Д.В., Кеуш Г.Т. (2010). «Шига-токсин: очистка, структура и функции». Обзоры инфекционных болезней . 13 Приложение 4 (7): S293-7. дои : 10.1016/j.токсикон.2009.11.021 . ПМИД 2047652 .
- ^ Аденокарциномы желудка экспрессируют гликосфинголипид Gb3/CD77: нацеливание на клетки рака желудка с помощью B-субъединицы шига-токсина.
- ^ Стейн П.Е., Будху А., Тиррелл Г.Дж., Брантон Дж.Л., Рид Р.Дж. (февраль 1992 г.). «Кристаллическая структура клеточно-связывающего B-олигомера веротоксина-1 из E. coli». Природа . 355 (6362): 748–50. Бибкод : 1992Natur.355..748S . дои : 10.1038/355748a0 . ПМИД 1741063 . S2CID 4274763 .
- ^ Капер Дж.Б., Натаро Дж.П., Мобли Х.Л. (февраль 2004 г.). «Патогенная кишечная палочка». Обзоры природы. Микробиология . 2 (2): 123–40. дои : 10.1038/nrmicro818 . ПМИД 15040260 . S2CID 3343088 .
- ^ Обата Ф, Тохьяма К, Бонев А.Д., Коллинг Г.Л., Киперс Т.Р., Гросс Л.К., Нельсон М.Т., Сато С., Обриг Т.Г. (ноябрь 2008 г.). «Шига-токсин 2 влияет на центральную нервную систему через рецептор глоботриаозилцерамид, локализованный в нейронах» . Журнал инфекционных болезней . 198 (9): 1398–406. дои : 10.1086/591911 . ПМЦ 2684825 . ПМИД 18754742 .
- ^ Тирони-Фаринати К., Лойдл К.Ф., Бокколи Дж., Парма Ю., Фернандес-Миякава М.Э., Гольдштейн Дж. (май 2010 г.). «Интрацеребровентрикулярный шига-токсин 2 увеличивает экспрессию своего рецептора глоботриаозилцерамида и вызывает дендритные аномалии». Журнал нейроиммунологии . 222 (1–2): 48–61. дои : 10.1016/j.jneuroim.2010.03.001 . hdl : 11336/16303 . ПМИД 20347160 . S2CID 11910897 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Записи UniprotKB: stxA1 Q9FBI2 , stxB1 Q7BQ98 , stxA2 P09385 , stxB2 P09386.
- Шига + токсин Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH)
- Шига-подобный + токсин + I в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- Шига-подобный + токсин + II в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- «Шигелла» в онлайн-учебнике бактериологии Тодара
- «Так называемые хромосомные гены веротоксина на самом деле передаются дефектными профагами» ( два : 10.1093/dnares/6.2.141 )
