Pertuzijski toksin

Pertuzijski toksin, podjedinica 4
Identifikatori
Simbol	Pertus-S4-tox
Pfam	PF09275
InterPro	IPR015355
SCOP	1prt
Superfamilija	1prt
Dostupne PDB strukture:
Pfam	structures
PDB	RCSB PDB; PDBe
PDBsum	strukturni pregled

Pertuzijski toksin, podjedinice 2 i 3
Identifikatori
Simbol	Pertussis_S2S3
Pfam	PF02918
InterPro	IPR003899
SCOP	1bcp
Superfamilija	1bcp
Dostupne PDB strukture:
Pfam	structures
PDB	RCSB PDB; PDBe
PDBsum	strukturni pregled

Pertuzijski toksin, podjedinica 1
	Kristalna struktura pertuzijskog toksina,
Identifikatori
Simbol	Pertussis_S1
Pfam	PF02917
InterPro	IPR003898
SCOP	1bcp
Superfamilija	1bcp
Dostupne PDB strukture:
Pfam	structures
PDB	RCSB PDB; PDBe
PDBsum	strukturni pregled

Pertuzijski toksin, podjedinica 5

Identifikatori

Simbol

Pertus-S5-tox

Dostupne PDB strukture:
Pfam	structures
PDB	RCSB PDB; PDBe
PDBsum	strukturni pregled

Pertuzijski toksin (PT) je proteinski egzotoksin AB₅-tipa koji proizvodi bakterija Bordetella pertussis,^[2] koja uzrokuje veliki kašalj. PT učestvuje u kolonizaciji respiratornog trakta i uspostavljanju infekcije.^[3] Istraživanja sugeriraju da PT možda može da ima terapeutsku ulogu u tretiranju brojnih ljudskih bolesti, među kojima je hipertenzija,^[4] viralna inhibicija,^[5] i autoimunska inhibicija.^[6]^[7]^[8]

Struktura

Jedna velika grupa bakterijskih egzotoksina se naziva „A/B toksinima“, zato što se formiraju iz dve podjedinice.^[9] „A“ podjedinica poseduje enzimsku aktivnost, i prenose se u ćeliju domaćina nakon konformacione promene za membranu vezane transportne „B“ podjedinice.^[9] Pertuzijski toksin je egzotoksin sa šest podjedinica (nazvanih S1 do S5, pri čemu svaki kompleks sadrži dve S4 kopije).^[10]^[11] Podjedinice su organizovane u A-B strukturu: A komponenta je enzimatski aktivna i formira se od S1 podjedinice, dok je B komponenta deo koji se vezuje za receptor i sastoji se od podjedinica S2-S5.^[11] Podjedinice su kodirane ptx genima na velikom PT operonu, koji sadrži i dodatne gene za Ptl proteine. Zajedno, ti proteini formiraju PT sekrecioni kompleks.^[12]

Mehanizam patogeneze

B. pertussis oslobađa PT u neaktivnom obliku. Nakon PT vezivanja za ćelijski membranski receptor, dolazi do njegovog unosa u endozom. Tome sledi retrogradni transport do trans-Goldžijeve mreže i endoplazmatičnog retikuluma.^[13] Tokom transporta, A podjedinica (protomer) se aktivira, verovatno posredstvom glutationa i ATP-a.^[10]^[14] PT katalizuje ADP-ribozilaciju α_i podjedinica heterotrimernog G proteina. Time se sprečava interakcija G proteina sa G protein spregnutim receptorima na ćelijskoj membrani, što ometa intracelularnu komunikaciju.^[15] Gi podjedinice ostaju zaključane u njihovom GDP-vezanom, neaktivnom stanju, te ne mogu da inhibiraju dejstvo adenil ciklaze, što dovodi do povećanja ćelijskih koncentracija cAMP-a.

Povišene koncentracije intracelularnog cAMP-a utiču na normalnu biološku signalizaciju. Toksin uzrokuje nekoliko sistemskih efekata, među kojima je povišeno oslobađanje insulina, koje uzrokuje hipoglikemiju. Nije poznato da li su efekti pertuzijskog toksina odgovorni za paroksizmalni kašalj.^[16]

Sporedni rezultat ovoj jedinstvenog mehanizma je da je PT našao široku primenu kao biohemijsko sredstvo za ADP-ribosiliraje GTP-vezujućih proteina u ispitivanjama prenosa signala.^[1] On je takođe postao esencijalna komponenta novih acelularnih vakcina.^[1]

Reference

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Stein PE, Boodhoo A, Armstrong GD, Cockle SA, Klein MH, Read RJ (January 1994). „The crystal structure of pertussis toxin”. Structure 2 (1): 45-57. DOI:10.1016/S0969-2126(00)00007-1. PMID 8075982.
↑ Ryan KJ; Ray CG (editors) (2004). Sherris Medical Microbiology (4th izd.). McGraw Hill. ISBN 0-8385-8529-9.
↑ Carbonetti NH, Artamonova GV, Mays RM, Worthington ZE (November 2003). „Pertussis Toxin Plays an Early Role in Respiratory Tract Colonization by Bordetella pertussis”. Infect. Immun. 71 (11): 6358-66. DOI:10.1128/IAI.71.11.6358-6366.2003. PMC 219603. PMID 14573656.
↑ Kost C, Herzer W, Li P, Jackson E (1999). „Pertussis toxin-sensitive G-proteins and regulation of blood pressure in the spontaneously hypertensive rat”. Clin Exp Pharmacol Physiol 26 (5–6): 449-55. DOI:10.1046/j.1440-1681.1999.03058.x. PMID 10386237.
↑ Alfano M, Pushkarsky T, Poli G, Bukrinsky M (2000). „The B-Oligomer of Pertussis Toxin Inhibits Human Immunodeficiency Virus Type 1 Replication at Multiple Stages”. J Virol 74 (18): 8767-70. DOI:10.1128/JVI.74.18.8767-8770.2000. PMC 116391. PMID 10954581.
↑ Bagley K, Abdelwahab S, Tuskan R, Fouts T, Lewis G (2002). „Pertussis toxin and the adenylate cyclase toxin from Bordetella pertussis activate human monocyte-derived dendritic cells and dominantly inhibit cytokine production through a cAMP-dependent pathway”. J Leukoc Biol 72 (5): 962-9. PMID 12429718.
↑ Locht C, Keith JM (1986). „Pertussis toxin gene: nucleotide sequence and genetic organization”. Science 232 (4755): 1258-1264. DOI:10.1126/science.3704651. PMID 3704651.
↑ Rappuoli R, Nicosia A, Perugini M, Franzini C, Casagli MC, Borri MG, Antoni G, Almoni M, Neri P, Ratti G (1986). „Cloning and sequencing of the pertussis toxin genes: operon structure and gene duplication”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83 (13): 4631-4635. DOI:10.1073/pnas.83.13.4631. PMC 323795. PMID 2873570.
↑ ^9,0 ^9,1 Gibert M, Perelle S, Boquet P, Popoff MR (1993). „Characterization of Clostridium perfringens iota-toxin genes and expression in Escherichia coli”. Infect. Immun. 61 (12): 5147-5156. PMC 281295. PMID 8225592.
↑ ^10,0 ^10,1 Kaslow HR, Burns DL (June 1992). „Pertussis toxin and target eukaryotic cells: binding, entry, and activation”. FASEB J. 6 (9): 2684-90. PMID 1612292.
↑ ^11,0 ^11,1 Locht C, Antoine R (1995). „A proposed mechanism of ADP-ribosylation catalyzed by the pertussis toxin S1 subunit”. Biochimie 77 (5): 333-40. DOI:10.1016/0300-9084(96)88143-0. PMID 8527486.
↑ Weiss A, Johnson F, Burns D (1993). „Molecular characterization of an operon required for pertussis toxin secretion”. Proc Natl Acad Sci U S A 90 (7): 2970-4. DOI:10.1073/pnas.90.7.2970. PMC 46218. PMID 8464913.
↑ Plaut RD, Carbonetti NH (May 2008). „Retrograde transport of pertussis toxin in the mammalian cell”. Cell. Microbiol. 10 (5): 1130-9. DOI:10.1111/j.1462-5822.2007.01115.x. PMID 18201245. ^{[mrtav link]}
↑ Finger H, von Koenig CHW (1996). „Bordetella”. u: Barron S, et al.. Barron's Medical Microbiology (4th izd.). Univ of Texas Medical Branch. ISBN 0-9631172-1-1.
↑ Burns D (1988). „Subunit structure and enzymic activity of pertussis toxin”. Microbiol Sci 5 (9): 285-7. PMID 2908558.
↑ Carbonetti NH (2010). „Pertussis toxin and adenylate cyclase toxin: key virulence factors of Bordetella pertussis and cell biology tools”. Future Microbiol 5 (3): 455-69. DOI:10.2217/fmb.09.133. PMC 2851156. PMID 20210554.

Literatura

Finger H, von Koenig CHW (1996). „Bordetella”. u: Barron S, et al.. Barron's Medical Microbiology (4th izd.). Univ of Texas Medical Branch. ISBN 0-9631172-1-1.
Ryan KJ; Ray CG (editors) (2004). Sherris Medical Microbiology (4th izd.). McGraw Hill. ISBN 0-8385-8529-9.

[pmid8075982-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 Stein PE, Boodhoo A, Armstrong GD, Cockle SA, Klein MH, Read RJ (January 1994). „The crystal structure of pertussis toxin”. Structure 2 (1): 45-57. DOI:10.1016/S0969-2126(00)00007-1. PMID 8075982.

[Sherris-2] Ryan KJ; Ray CG (editors) (2004). Sherris Medical Microbiology (4th izd.). McGraw Hill. ISBN 0-8385-8529-9.

[3] Carbonetti NH, Artamonova GV, Mays RM, Worthington ZE (November 2003). „Pertussis Toxin Plays an Early Role in Respiratory Tract Colonization by Bordetella pertussis”. Infect. Immun. 71 (11): 6358-66. DOI:10.1128/IAI.71.11.6358-6366.2003. PMC 219603. PMID 14573656.

[Kost_1999-4] Kost C, Herzer W, Li P, Jackson E (1999). „Pertussis toxin-sensitive G-proteins and regulation of blood pressure in the spontaneously hypertensive rat”. Clin Exp Pharmacol Physiol 26 (5–6): 449-55. DOI:10.1046/j.1440-1681.1999.03058.x. PMID 10386237.

[Alfano_2000-5] Alfano M, Pushkarsky T, Poli G, Bukrinsky M (2000). „The B-Oligomer of Pertussis Toxin Inhibits Human Immunodeficiency Virus Type 1 Replication at Multiple Stages”. J Virol 74 (18): 8767-70. DOI:10.1128/JVI.74.18.8767-8770.2000. PMC 116391. PMID 10954581.

[Bagley-6] Bagley K, Abdelwahab S, Tuskan R, Fouts T, Lewis G (2002). „Pertussis toxin and the adenylate cyclase toxin from Bordetella pertussis activate human monocyte-derived dendritic cells and dominantly inhibit cytokine production through a cAMP-dependent pathway”. J Leukoc Biol 72 (5): 962-9. PMID 12429718.

[PUB00007589-7] Locht C, Keith JM (1986). „Pertussis toxin gene: nucleotide sequence and genetic organization”. Science 232 (4755): 1258-1264. DOI:10.1126/science.3704651. PMID 3704651.

[PUB00007590-8] Rappuoli R, Nicosia A, Perugini M, Franzini C, Casagli MC, Borri MG, Antoni G, Almoni M, Neri P, Ratti G (1986). „Cloning and sequencing of the pertussis toxin genes: operon structure and gene duplication”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83 (13): 4631-4635. DOI:10.1073/pnas.83.13.4631. PMC 323795. PMID 2873570.

[PUB00006643-9] 9,0 ^9,1 Gibert M, Perelle S, Boquet P, Popoff MR (1993). „Characterization of Clostridium perfringens iota-toxin genes and expression in Escherichia coli”. Infect. Immun. 61 (12): 5147-5156. PMC 281295. PMID 8225592.

[Kaslow_HR,_Burns_DL_1992_2684–90-10] 10,0 ^10,1 Kaslow HR, Burns DL (June 1992). „Pertussis toxin and target eukaryotic cells: binding, entry, and activation”. FASEB J. 6 (9): 2684-90. PMID 1612292.

[Locht_1995-11] 11,0 ^11,1 Locht C, Antoine R (1995). „A proposed mechanism of ADP-ribosylation catalyzed by the pertussis toxin S1 subunit”. Biochimie 77 (5): 333-40. DOI:10.1016/0300-9084(96)88143-0. PMID 8527486.

[Weiss_1993-12] Weiss A, Johnson F, Burns D (1993). „Molecular characterization of an operon required for pertussis toxin secretion”. Proc Natl Acad Sci U S A 90 (7): 2970-4. DOI:10.1073/pnas.90.7.2970. PMC 46218. PMID 8464913.

[13] Plaut RD, Carbonetti NH (May 2008). „Retrograde transport of pertussis toxin in the mammalian cell”. Cell. Microbiol. 10 (5): 1130-9. DOI:10.1111/j.1462-5822.2007.01115.x. PMID 18201245. ^{[mrtav link]}

[Barron_1996-14] Finger H, von Koenig CHW (1996). „Bordetella”. u: Barron S, et al.. Barron's Medical Microbiology (4th izd.). Univ of Texas Medical Branch. ISBN 0-9631172-1-1.

[Burns_1988-15] Burns D (1988). „Subunit structure and enzymic activity of pertussis toxin”. Microbiol Sci 5 (9): 285-7. PMID 2908558.

[16] Carbonetti NH (2010). „Pertussis toxin and adenylate cyclase toxin: key virulence factors of Bordetella pertussis and cell biology tools”. Future Microbiol 5 (3): 455-69. DOI:10.2217/fmb.09.133. PMC 2851156. PMID 20210554.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]