Shiga toksini - Shiga toxin

Şerit diyagramı Shiga toksini (Stx) S. dysenteriae. Nereden PDB: 1R4Q​.
Shiga benzeri toksin beta alt birimi
Tanımlayıcılar
SembolSLT_beta
PfamPF02258
InterProIPR003189
SCOP22bos / Dürbün / SUPFAM
TCDB1.C.54
Shiga benzeri toksin alt birimi A
Tanımlayıcılar
SembolShiga-like_toxin_subunit_A
InterProIPR016331
SCOP21r4q / Dürbün / SUPFAM

Shiga toksinleri akraba bir aile toksinler iki ana grup olan Stx1 ve Stx2 ile birlikte, genetik şifre Lambdoid'in peygamberler.[1] Toksinlerin adı Kiyoshi Shiga bakteri kökenini ilk tanımlayan dizanteri sebebiyle Shigella dysenteriae.[2] Shiga benzeri toksin (SLT) tarafından üretilen benzer veya aynı toksinler için tarihsel bir terimdir. Escherichia coli.[3] Shiga toksini için en yaygın kaynaklar bakterilerdir S. dysenteriae ve bazı serotipler nın-nin Escherichia coli (STEC) aşağıdakileri içerir: serotipler O157: H7, ve O104: H4.[4][5]

İsimlendirme

Mikrobiyologlar Shiga toksinini tanımlamak ve birden fazla benzersiz formu ayırt etmek için birçok terim kullanın. Bu terimlerin çoğu birbirinin yerine kullanılır.

  1. Shiga toksin tip 1 ve tip 2 (Stx-1 ve 2), bazıları tarafından üretilen Shiga toksinleridir. E. coli suşlar. Stx-1, Stx ile aynıdır Shigella spp. veya sadece bir amino asit ile farklılık gösterir.[6] Stx-2% 56 hisse sıra özdeşliği Stx-1 ile.
  2. Sitotoksinler - Stx için arkaik bir ifade - geniş bir duyu.
  3. Stx için nadiren kullanılan bir terim olan verocytotoxins / verotoxins, aşırı duyarlılığından kaynaklanmaktadır. Vero hücreleri Stx için.[7][8][9]
  4. Shiga benzeri toksinler terimi, Shiga ve Shiga benzeri toksinlerin özdeş olduğu anlaşılmadan önce ortaya çıkan başka bir eski terimdir.[10]

Tarih

Toksin adı Kiyoshi Shiga, kim keşfetti S. dysenteriae 1897'de.[2] 1977'de araştırmacılar Ottawa, Ontario normalde üretilen Shiga toksini keşfetti Shigella dysenteriae bir satırda E. coli.[11] E. coli Toksinin versiyonu öldürme yeteneği nedeniyle "verotoksin" olarak adlandırıldı Vero hücreler (Afrika yeşil maymunu böbrek hücreler) kültürde. Kısa bir süre sonra verotoksin, Shiga toksinine benzerliklerinden dolayı Shiga benzeri toksin olarak adlandırıldı.

Bazı araştırmacılar, Shiga benzeri toksini kodlayan genin toksin dönüştürücü bir lambdoidden geldiği öne sürülmüştür. bakteriyofaj, H-19B veya 933W gibi, bakteri kromozom üzerinden transdüksiyon.[12] Filogenetik çalışmaları çeşitlilik E. coli Shiga toksininin belirli türlere dönüşmesinin nispeten kolay olabileceğini düşündürmektedir. E. coli, Çünkü Shigella kendisi bir alt cins nın-nin Escherichia; aslında, geleneksel olarak kabul edilen bazı suşlar E. coli (bu toksini üretenler dahil) aslında bu soya aittir. Yakın akraba olmak Shigella dysenteriae ondan tipik E. coli, toksinlere benzer olması hiç de olağandışı değildir. S. dysenteriae bu suşlar tarafından üretilir. Mikrobiyoloji ilerledikçe, isimlendirmedeki tarihsel çeşitlilik (bilimin birçok yerde kademeli olarak ilerlemesi nedeniyle ortaya çıkmıştır) giderek tüm bu moleküllerin "farklı toksinler" yerine "aynı toksinin versiyonları" olarak tanınmasına yol açmaktadır.[13]:2–3

Aktarma

Toksin oldukça spesifik gerektirir reseptörler yapıştırmak ve girmek için hücrelerin yüzeyinde hücre; Türler gibi sığırlar, domuz, ve geyik bu reseptörleri taşımayanlar, herhangi bir kötü etki olmaksızın toksikojenik bakterileri barındırabilir ve onları dışkı insanlara yayılabilecekleri yerden.[14]

Klinik önemi

Shiga toksin alımının semptomları arasında karın ağrısı ve sulu ishal bulunur. Yaşamı tehdit eden ciddi vakalar şu şekilde karakterize edilir: hemorajik kolit (HC).[15]

Toksin, hemolitik üremik sendrom. Tersine, Shigella türler de üretebilir shigella enterotoksinleri, nedeni dizanteri.

Toksin, kan damarlarında olduğu gibi küçük kan damarlarına karşı etkilidir. sindirim yolu, böbrek, ve akciğerler ama büyük gemilere karşı değil. arterler veya büyük damarlar. Toksin için spesifik bir hedef, kanın vasküler endotelyumudur. glomerulus. Bu, böbreğin işlevinin anahtarı olan filtreleme yapısıdır. Bu yapıların yok edilmesi böbrek yetmezliğine ve genellikle ölümcül ve sıklıkla güçten düşüren hemolitik üremik sendromun gelişmesine yol açar. Gıda zehirlenmesi Shiga toksini ile sıklıkla akciğerler ve gergin sistem.

Yapı ve mekanizma

SLT2 Escherichia coli O157: H7. A alt birimi kırmızıyla (üstte) gösterilir ve B alt birimleri bir Pentamer, mavinin farklı tonlarında (altta). Nereden PDB: 1R4P​.

Mekanizma

Toksinin B alt birimleri, bir bileşene bağlanır. hücre zarı glikolipid globotriaosylceramide (Gb3) olarak bilinir. Alt birim B'nin Gb3'e bağlanması, hücreye bakteri alımı için içe doğru membran tübüllerinin oluşumunu sağlayan dar tübüler membran invajinasyonlarının indüksiyonuna neden olur. Bu tübüller, konakçı hücreye alım için gereklidir.[16]Shiga toksini (gözenek oluşturmayan bir toksin), Golgi ağı ve ER yoluyla sitozole aktarılır. Golgi toksininden acil servise gönderilir Shiga toksinleri inhibe etmek için hareket eder. protein sentezi kötü şöhretli bitki toksinine benzer bir mekanizma ile hedef hücreler içinde Ricin.[17][18] Bir hücreye girdikten sonra makropinosom,[19] yük (A alt birimi) belirli bir adeninini ayırır nükleobaz 28S'den RNA ribozomun 60S alt birimi, böylece protein sentezini durdurur.[20] Çoğunlukla astar üzerinde hareket ettikleri için kan damarları, vasküler endotelyum, astarın bozulması ve sonunda kanama meydana gelir.[açıklama gerekli ] İlk cevap genellikle kanlı bir ishaldir. Bunun nedeni, Shiga toksininin genellikle kontamine olarak alınmasıdır. Gıda veya Su.

Bakteriyel Shiga toksini, mide kanserinin hedeflenen tedavisi için kullanılabilir, çünkü bu tümör varlığı Shiga toksininin reseptörünü ifade eder. Bu amaçla, spesifik olmayan bir kemoterapötik, onu spesifik hale getirmek için B alt birimine konjuge edilir. Bu şekilde tedavi sırasında sağlıklı hücreler değil, sadece tümör hücreleri yok edilir.[21]

Yapısı

Toksinin iki alt birimi vardır - A (mol. Ağırlık. 32000 D) ve B (mol. Ağırlık. 7700 D) - ve AB5 toksinler. B alt birimi bir Pentamer belli olana bağlanan glikolipitler konakçı hücrede, özellikle globotriaosylceramide (Gb3).[22][23] Bunu takiben, A alt birimi içselleştirilir ve iki parçaya bölünür. A1 bileşeni daha sonra ribozoma bağlanarak protein sentezini bozar. Stx-2'nin yaklaşık 400 kat daha toksik olduğu bulunmuştur (LD50 farelerde) Stx-1'e göre.

Gb3, bilinmeyen nedenlerden ötürü, Shiga toksininin renal toksisitesine atfedilebilecek renal epitel dokularında daha büyük miktarlarda bulunur. Gb3 ayrıca merkezi sinir sistemi nöronlarında ve endotelyumda bulunur ve bu da nörotoksisiteye yol açabilir.[24]Stx-2'nin ayrıca reseptörü GB3'ün ekspresyonunu arttırdığı ve nöronal işlev bozukluklarına neden olduğu bilinmektedir.[25]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Friedman D; Mahkeme D (2001). "Bakteriyofaj lambda: canlı ve iyi ve hala işini yapıyor". Mikrobiyolojide Güncel Görüş. 4 (2): 201–7. doi:10.1016 / S1369-5274 (00) 00189-2. PMID  11282477.
  2. ^ a b Trofa, Andrew F .; Ueno-Olsen, Hannah; Oiwa, Ruiko; Yoshikawa, Masanosuke (1999-11-01). "Dr. Kiyoshi Shiga: Dizanteri Bacillus'un Keşfi". Klinik Bulaşıcı Hastalıklar. 29 (5): 1303–1306. doi:10.1086/313437. ISSN  1058-4838. PMID  10524979.
  3. ^ Zhu Q; Küçük; Guo Z; Yang R (Haziran 2002). "İshalli çocuklardan izole edilen Shiga benzeri toksin Escherichia coli'nin polimeraz zincir reaksiyonu ile tanımlanması". Çene. Med. J. 115 (6): 815–8. PMID  12123543.
  4. ^ Beutin L (2006). "Ortaya çıkan enterohemorajik Escherichia coli, bir insan patojeninin yükselmesinin nedenleri ve etkileri". Journal of Veterinary Medicine. B, Bulaşıcı Hastalıklar ve Veteriner Halk Sağlığı. 53 (7): 299–305. doi:10.1111 / j.1439-0450.2006.00968.x. PMID  16930272.
  5. ^ Mızraklar; et al. (2006). "Enteropatojenik ve enterohaemorajik E.coli patogenezinin bir karşılaştırması". FEMS Mikrobiyoloji Mektupları. 255 (2): 187–202. doi:10.1111 / j.1574-6968.2006.00119.x. PMID  16448495.
  6. ^ Kaper JB, O'Brien AD (2014). Genel Bakış ve Tarihsel Perspektifler. Mikrobiyoloji Spektrumu. 2. sayfa 3–13. doi:10.1128 / mikrobiyolspec.EHEC-0028-2014. ISBN  9781555818784. PMC  4290666. PMID  25590020.
  7. ^ Beutin L; Geier D; Steinrück H; Zimmermann S; Scheutz F (Eylül 1993). "Yedi farklı sağlıklı evcil hayvan türünde Escherichia coli üreten verotoksinin (Shiga benzeri toksin) yaygınlığı ve bazı özellikleri". Klinik Mikrobiyoloji Dergisi. 31 (9): 2483–8. doi:10.1128 / JCM.31.9.2483-2488.1993. PMC  265781. PMID  8408571.
  8. ^ Bitzan M; Richardson S; Huang C; Boyd B; Petric M; Karmali MA (Ağustos 1994). "Escherichia coli'den elde edilen verotoksinlerin (Shiga benzeri toksinler) in vitro insan eritrositlerinin P kan grubu antijenlerine bağlandığına dair kanıt". Enfeksiyon ve Bağışıklık. 62 (8): 3337–47. doi:10.1128 / IAI.62.8.3337-3347.1994. PMC  302964. PMID  8039905.
  9. ^ Giraldi R; Guth BE; Trabulsi LR (Haziran 1990). "Brezilya, São Paulo'da Escherichia coli suşları ve ishalden izole edilen diğer bakteriler arasında Shiga benzeri toksin üretimi". Klinik Mikrobiyoloji Dergisi. 28 (6): 1460–2. doi:10.1128 / JCM.28.6.1460-1462.1990. PMC  267957. PMID  2199511.
  10. ^ Scheutz F, Teel LD, Beutin L, Piérard D, Buvens G, Karch H, Mellmann A, Caprioli A, Tozzoli R, Morabito S, Strockbine NA, Melton-Celsa AR, Sanchez M, Persson S, O'Brien AD (Eylül 2012). "Shiga toksinlerinin alt tipini belirlemek ve Stx isimlendirmesini standartlaştırmak için sekans tabanlı bir protokolün çok merkezli değerlendirmesi". Klinik Mikrobiyoloji Dergisi. 50 (9): 2951–63. doi:10.1128 / JCM.00860-12. PMC  3421821. PMID  22760050.
  11. ^ Konowalchuk J, Speirs JI, Stavric S (Aralık 1977). "Escherichia coli sitotoksinine vero yanıtı". Enfeksiyon ve Bağışıklık. 18 (3): 775–9. doi:10.1128 / IAI.18.3.775-779.1977. PMC  421302. PMID  338490.
  12. ^ Mizutani S, Nakazono N, Sugino Y (Nisan 1999). "Sözde kromozomal verotoksin genleri aslında kusurlu peygamberler tarafından taşınır". DNA Araştırması. 6 (2): 141–3. doi:10.1093 / dnares / 6.2.141. PMID  10382973.
  13. ^ Silva CJ, Brandon DL, Skinner CB, He X, vd. (2017), "Bölüm 3: Shiga toksinlerinin ve diğer AB5 toksinlerinin yapısı", Shiga toksinleri: Yapı, Mekanizma ve Algılamanın Gözden GeçirilmesiSpringer, ISBN  978-3319505800.
  14. ^ Asakura H, Makino S, Kobori H, Watarai M, Shirahata T, Ikeda T, Takeshi K (Ağustos 2001). "İnsanlardan ve hayvanlardan elde edilen Shiga toksin üreten Escherichia coli (STEC) izolatlarında Shiga toksininin (stx) aktif bölgelerinin filogenetik çeşitliliği ve benzerliği". Epidemiyoloji ve Enfeksiyon. 127 (1): 27–36. doi:10.1017 / S0950268801005635. PMC  2869726. PMID  11561972.
  15. ^ Beutin, L; Miko, A; Krause, G; Pries, K; Haby, S; Steege, K; Albrecht, N (2007). "Gıdalardan Shiga toksin üreten Escherichia coli'nin insan patojenik suşlarının, Shiga toksin genlerinin serotipleme ve moleküler tiplemesinin bir kombinasyonu ile tanımlanması". Uygulamalı ve Çevresel Mikrobiyoloji. 73 (15): 4769–75. doi:10.1128 / AEM.00873-07. PMC  1951031. PMID  17557838.
  16. ^ Römer W, Berland L, Chambon V, Gaus K, Windschiegl B, Tenza D, Aly MR, Fraisier V, Florent JC, Perrais D, Lamaze C, Raposo G, Steinem C, Sens P, Bassereau P, Johannes L (Kasım 2007 ). "Shiga toksini, hücrelere alınması için tübüler membran istilalarını indükler". Doğa. 450 (7170): 670–5. Bibcode:2007Natur.450..670R. doi:10.1038 / nature05996. PMID  18046403. S2CID  4410673.
  17. ^ Sandvig K, van Deurs B (Kasım 2000). "Risin ve Shiga toksininin hücrelere girişi: moleküler mekanizmalar ve tıbbi bakış açıları". EMBO Dergisi. 19 (22): 5943–50. doi:10.1093 / emboj / 19.22.5943. PMC  305844. PMID  11080141.
  18. ^ Mercatelli D, Bortolotti M, Giorgi FM (Ağustos 2020). "Transkripsiyonel ağ çıkarımı ve lösemi hücrelerinde ribozomu etkisizleştiren proteinlere tepkinin ana düzenleyici analizi". Toksikoloji. 441: 152531. doi:10.1016 / j.tox.2020.152531. PMID  32593706.
  19. ^ Lukyanenko V, Malyukova I, Hubbard A, Delannoy M, Boedeker E, Zhu C, Cebotaru L, Kovbasnjuk O (Kasım 2011). "Enterohemorajik Escherichia coli enfeksiyonu, Shiga toksin 1 makropinositozunu ve intestinal epitel hücrelerinde transsitozu uyarır". Amerikan Fizyoloji Dergisi. Hücre Fizyolojisi. 301 (5): C1140-9. doi:10.1152 / ajpcell.00036.2011. PMC  3213915. PMID  21832249.
  20. ^ Donohue-Rolfe A, Acheson DW, Keusch GT (2010). "Shiga toksini: saflaştırma, yapı ve işlev". Enfeksiyon Hastalıkları İncelemeleri. 13 Özel Sayı 4 (7): S293-7. doi:10.1016 / j.toxicon.2009.11.021. PMID  2047652.
  21. ^ Mide adenokarsinomları glikosfingolipid Gb3 / CD77'yi ifade eder: Mide kanseri hücrelerinin Shiga toksin B alt birimi ile hedeflenmesi
  22. ^ Stein PE, Boodhoo A, Tyrrell GJ, Brunton JL, Read RJ (Şubat 1992). "E. coli'den verotoksin-1'in hücreye bağlanan B oligomerinin kristal yapısı". Doğa. 355 (6362): 748–50. Bibcode:1992Natur.355..748S. doi:10.1038 / 355748a0. PMID  1741063. S2CID  4274763.
  23. ^ Kaper JB, Nataro JP, Mobley HL (Şubat 2004). "Patojenik Escherichia coli". Doğa Yorumları. Mikrobiyoloji. 2 (2): 123–40. doi:10.1038 / nrmicro818. PMID  15040260. S2CID  3343088.
  24. ^ Obata F, Tohyama K, Bonev AD, Kolling GL, Keepers TR, Gross LK, Nelson MT, Sato S, Obrig TG (Kasım 2008). "Shiga toksin 2, nöronlarda lokalize olan reseptör globotriaosylceramide aracılığıyla merkezi sinir sistemini etkiler". Enfeksiyon Hastalıkları Dergisi. 198 (9): 1398–406. doi:10.1086/591911. PMC  2684825. PMID  18754742.
  25. ^ Tironi-Farinati C, Loidl CF, Boccoli J, Parma Y, Fernandez-Miyakawa ME, Goldstein J (Mayıs 2010). "Intraserebroventricular Shiga toksin 2, reseptörü globotriaosylceramide'nin ekspresyonunu arttırır ve dendritik anormalliklere neden olur". Journal of Neuroimmunology. 222 (1–2): 48–61. doi:10.1016 / j.jneuroim.2010.03.001. PMID  20347160. S2CID  11910897.

Dış bağlantılar