Кіріспе

Vibrio cholerae бактериясы бөліп шығаратын ақуыздық кешен Холера токсині (холераген деп те аталады және кейде CTX, Ctx немесе CT деп қысқартылады) - Vibrio cholerae бактериясы бөліп шығаратын AB5 мультимерик ақуыздық кешені. КТХ холера инфекциясына тән ірі, сулы диареяның пайда болуына себепші болады. Ол жылу лабильді энтеротоксиндер тобының мүшесі.

Тарих

Неміс дәрігері және микробиологы Роберт Кох холера токсинінің бар екендігін тұңғыш рет ұсынды. 1886 жылы Кох Vibrio cholerae холераның белгілерін тудыратын затты бөліп шығарады деп ұсынды. Кохтың тұжырымдарын 1951 жылы үнді микробиологы Самбху Натх Де зерттеп, қоянға қызудан өлген холера бактериясын егудің әсерін құжаттаған. Осы эксперименттің нәтижесінде бактериялардың ыдырауынан шығарылған эндотоксин холера симптомдарының себебі болып табылады деп қорытынды жасалды. Ішектегі сұйықтық жинақталуы токсиннің бар екендігін дәлелдеді.

Құрылымы

Толық токсин - А суббұрындысының бір көшірмесінен (А бөлігі, ферменттік) және Б суббұрындысының бес көшірмесінен (В бөлігі, рецепторларға байлау) құралған гексамер, AB5 деп белгіленеді. B субжүйесі байланыстырады, ал A субжүйесі аденолат циклазаны белсендіретін G ақуызын белсендіреді. Токсиннің үш өлшемді құрылымы X сәулелі кристаллография арқылы анықталды. 1995 жылы. Әрқайсысының салмағы 11 кДА болатын бес Б-бөлімшесі бес мүшелі сақинаны құрайды. 28 кДА болатын А кіші бірлігі екі маңызды сегменттен тұрады. Тізбенің A1 бөлігі (CTA1) - бұл ADP G ақуыздарын рибосилаттайтын шар тәрізді фермент жүктемесі, ал A2 тізбегі (CTA2) B кіші бірлік сақинасының орталық тесігінде тығыз орналасқан кеңейтілген альфа спиральді құрайды. Бұл құрылым формасы, механизмі және реті бойынша кейбір Escherichia coli бактериясының тұқымдары бөліп шығаратын жылу лабильді энтеротоксинге ұқсас.

Патогенез

Холералық токсин келесі механизммен әрекет етеді: Біріншіден, холералық токсиннің B суббұрыш сақинасы мақсатты жасушалардың бетіндегі GM1 ганглиозидтерге байланады. Егер жасушада GM1 болмаса, токсин, әрине, липидтер орнына ақуыздарға қосылған Льюис Y және Льюис X сияқты басқа гликондармен байланысады. Бір рет байланғаннан кейін, бүкіл токсин кешені клеткада эндоцитоздан өтеді және дисульфид көпірінің азаюы холера токсині А1 (CTA1) тізбесін босатады. Эндосома Голджи аппаратына көшіріледі, онда А1 ақуызын эндоплазмалық тор (ЭР) шаперон, белок дисульфид изомеразасы таниды. Содан кейін A1 тізбегі ашылып, мембранаға жеткізіледі, онда Ero1 ақуыз дисульфид изомераза кешенін окистендіру арқылы A1 ақуызын босатады. A1 ақуызы ER- ден цитоплазмаға Sec61 арнасы арқылы көшкенде, ол қайта бүктеліп, убиквитинация нәтижесінде деактивациядан қалады. Кейін CTA1 адамда ARF6 (ADP рибосиляция факторы 6) деп аталатын серіктес белокпен байланысуға еркін болады; Arf6- ға байланысу CTA1 пішінінің өзгеруіне әкеледі, бұл оның белсенді орнын ашып, оның каталитикалық белсенділігін қамтамасыз етеді. CTA1 фрагменті NAD- ды қолдана отырып, Gs альфа- суббұрынды (Gαs) белоктарының ADP рибосиляциясын катализдейді. АДФ рибозилирлеу Gαs субжүйесінің GTP гидролизіне қарай катализдік белсенділігін GDP + Pi-ге жоғалтуына әкеледі, осылайша Gαs белсенді күйінде сақталады. Gαs белсенділігінің жоғарылауы аденолат циклазаның белсенділігінің жоғарылауына әкеледі, бұл 3', 5' циклдік AMP (cAMP) жасушалық концентрациясын қалыптыдан 100 есе жоғарылатады және цитозолдық PKA- ні белсендіреді. Бұл белсенді PKA- лар цистикалық фиброздың трансмембраналық өткізгіштігі реттеуші (CFTR) хлорлы канал ақуыздарын фосфорилдеп, хлорлы иондардың АТФ арқылы ағылуына әкеледі және H2O, Na+, K+ және HCO3− секрециясына әкеледі. Сонымен қатар, Na+ енуі және содан кейін энтероциттерге судың енуі азаяды. Бірлескен әсері сағатына 2 литрге дейін ішектен сұйықтықты тез жоғалтуға әкеледі, бұл қатты сусыздануға және холерамен байланысты басқа факторларға, соның ішінде күріш суының сауығына әкеледі. Bordetella pertussis өндіретін pertussis токсині (осыған қоса AB5 ақуызы) ұқсас әрекет етеді, бірақ ол Gαi суббұрындығын ADP-ге рибозилат етеді, сондықтан ол cAMP өндірісін тежей алмайды.

Шығу тегі

[[File:RS1, CTXφ және f1. gif "Қорытынды" 447x447px "Қорытынды" RS1, CTXφ және f1 сүтті фагтардың салыстыруы. Интеграцияланған CTXφ генінде RS1 гендерінің көбі бар, оның ішінде репликация (RstA), интеграция (RstB) және гендік экспрессияны реттеу (RstR) элементтері, сондай-ақ фагты буып-түю және секреция үшін қажетті ақуыздарды кодтайтын гендер (Psh, Cep, OrfU, Ace және Zot), олар Ff филаментті колифагтардың гендеріне өте ұқсас. Кеміргіштердің нейросық жасушаларын холера токсинімен емдеу транскрипциялық фактор Hes3 локализациясын өзгертеді және олардың санын арттырады. GM1 ганглиозидтері жасуша бетіндегі липидтік жағалауларда кездеседі. Флуоресценттік белгілермен таңбаланған немесе кейіннен антиденелермен мақсатты белгіленген B субжүйектер кешендерін салдарды анықтау үшін пайдалануға болады.

Вакцина

Қазіргі уақытта холераға қарсы екі вакцина бар: Дукорал және Шанхол. Екі вакцинада да V. cholerae- ның өлтірілген жасушалары қолданылады, бірақ Dukoral- да рекомбинантты холера токсині β (rCTB) бар. Кейбір зерттеулер rCTB қосылуы жас балаларда вакцинаның тиімділігін жақсартатынын және қорғаныстың ұзақтығын ұзартатынын көрсетеді (2 10). Бұл rCTB-ны бүлінуден қорғау мен сақтау шығындарымен салыстырылады.

Вакциналық адъювант

КТБ-ның басқа бір қосымшасы басқа вакциналарға вакцина адъюванты ретінде қолданылуы мүмкін. КТБ мен антигендерді біріктіру вакцинаның әсерін жақсартатыны дәлелденді. Қазіргі уақытта КТБ-ның көмекші әлеуетті ірі жануарлар үлгілерінде көрсетілді, сондықтан одан әрі зерттеулер қажет. Бұл CTB- ні көптеген ауруларға қарсы вакцинация үшін адъювант ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл бактериялық және вирустық инфекцияларды, аллергияны және диабетті қамтуы мүмкін. Айта кетерлігі, CTB-нің шырышты қабықшадағы гуморальды иммундық жауаптарды тудыратындығы дәлелденгендіктен, ВИЧ сияқты шырышты қабықшадағы вирустарға қарсы вакциналар әлеуетті нысана болып табылады.

Эндоцитоз

Эндоцитоз клатринге тәуелді және клатринге тәуелсіз процестерге бөлінеді, ал холера токсині екі жолды да пайдаланады. Холера токсині клеткаларға эндоцитоз арқылы бірнеше жолмен кіреді. Бұл жолдарға кевеолалар, клатринмен қапталған шұңқырлар, клатринге тәуелсіз тасымалдаушылар (CLIC) және GPI байытылған эндоциттік бөліктер (GEEC) жолы, ARF6 медиацияланған эндоцитоз және жылдам эндофилин медиацияланған эндоцитоз (FEME) жатады. Холера токсині осы эндоцитоз жолдарын қалай іске қосатыны толық түсініксіз, бірақ холера токсині осы жолдарды іске қосатыны токсиннің осы механизмдерді зерттеу үшін маңызды маркер ретінде қолданылатынын көрсетеді.

Ретроградты сауда

Холера токсинінің ең маңызды аспектілерінің бірі - токсинді жасуша мембранасынан транс-Голги желісіне және эндоплазмалық торға қайта тасымалдаудың ретроградты көлік механизмі. Холера токсинін де, GM1 түрін де флуоресцентті белгілермен таңбалауға болатындықтан, ретроградты трафиктің механизмін бақылауға болады. Бұл механизмді нақты уақытта бақылауға мүмкіндік береді. Бұл клеткааралық тасымалдаудың қалай жұмыс істейтіні және эндоцитоздық жолдағы ақуыздар мен липидтерді сұрыптаудың қалай жұмыс істейтіні туралы жаңа жаңалықтар ашады.