سموم باکتریایی و اگزوتوکسینها
اگزوتوکسینها پروتئینهایی هستند که توسط باکتریها ترشح میشوند و به سلولهای میزبان آسیب میرسانند، اغلب در مکانهایی دور از ارگانیسم عفونی و در غلظتهای بسیار پایین. این سموم از جمله قویترین سموم بیولوژیکی شناختهشده هستند و بخش عمدهای از آسیب بافتی خاص را در بیماریهایی مانند دیفتری، وبا، کزاز و بوتولیسم تشکیل میدهند و هم درک پاتوژنز و هم توسعه واکسنها را شکل دادهاند.
Definition
اگزوتوکسین یک پروتئین محلول است که توسط باکتریها ترشح (یا آزاد) میشود و بر روی سلولهای میزبان عمل میکند تا باعث آسیب شود؛ بسیاری از آنها سموم AB هستند که در آنها یک جزء متصلشونده (B) یک جزء فعال آنزیمی (A) را به سلول هدف میرساند.
Scope
این موضوع شامل طبقهبندیهای ساختاری و عملکردی اصلی سموم پروتئینی باکتریایی، ساختار AB (اتصال و فعال) که بسیاری از آنها مشترکاً دارند، مکانیسمهای اصلی عمل آنها بر روی سلولهای میزبان، و ارتباط آنها با بیماری و واکسنهای توکسوئید است. این یک موضوع مرجع است؛ به مدیریت بالینی هیچ مسمومیتی نمیپردازد.
Core questions
- سموم پروتئینی باکتریایی چگونه ساختار یافتهاند و چگونه طراحی AB اتصال را از فعالیت جدا میکند؟
- اگزوتوکسینها با چه مکانیسمهای آنزیمی یا غشایی به سلولهای میزبان آسیب میرسانند؟
- اگزوتوکسینها چه ارتباطی با بیماریهای خاص و واکسنهای مبتنی بر توکسوئید دارند؟
Key concepts
- اگزوتوکسین در مقابل اندوتوکسین
- معماری سم AB
- سموم ADP-ریبوزیلهکننده (مانند دیفتری، وبا، سیاه سرفه)
- سموم تشکیلدهنده منافذ
- نوروتوکسینها (کزاز، بوتولینوم)
- سوپرآنتیژنها
- واکسنهای توکسوئید
Mechanisms
بسیاری از اگزوتوکسینها سازماندهی AB مشترکی دارند: بخش B به گیرنده سلول میزبان متصل میشود و واسطه ورود است، در حالی که بخش A فعالیت آنزیمی را به سیتوزول منتقل میکند. فعالیتهای رایج دامنه A شامل ADP-ریبوزیلاسیون اهداف میزبان (سم دیفتری فاکتور ازدیاد طول 2 را غیرفعال میکند تا سنتز پروتئین را متوقف کند؛ سم وبا یک پروتئین G را تغییر میدهد تا cAMP را مختل کند)، پروتئولیز پروتئینهای SNARE عصبی توسط نوروتوکسینهای کزاز و بوتولینوم، و سایر تغییرات کووالانسی است. یک دسته جداگانه، سموم تشکیلدهنده منافذ، در غشاهای میزبان وارد میشوند تا یکپارچگی آنها را مختل کنند، و سوپرآنتیژنها با اتصال متقاطع MHC و گیرندههای سلول T عمل میکنند تا آزاد شدن گسترده سیتوکینها را تحریک کنند. از آنجا که جایگاه فعال باعث سمیت میشود، سموم غیرفعال شده شیمیایی (توکسوئیدها) ایمنیزایی خود را حفظ میکنند و اساس چندین واکسن را تشکیل میدهند.
Clinical relevance
اگزوتوکسینها علائم خاص چندین بیماری باکتریایی کلاسیک را توضیح میدهند و اساس آنتیژنی واکسنهای توکسوئیدی مانند واکسنهای دیفتری و کزاز هستند. این مدخل زیستشناسی سموم را برای مرجع خلاصه میکند و راهنمایی برای تشخیص یا درمان مسمومیت نیست.
History
سموم باکتریایی از اولین عوامل بیماریزا شناسایی شده بودند: کارهای اواخر قرن نوزدهم بر روی سموم دیفتری و کزاز مستقیماً منجر به آنتیتوکسینها و واکسنهای توکسوئیدی اوایل قرن بیستم شد. مطالعات مولکولی بعدی ساختار AB و فعالیتهای آنزیمی را که خانوادههای اصلی سموم را تعریف میکنند، روشن ساختند و ضایعات بیوشیمیایی خاص را به بیماری مرتبط کردند.
Key figures
- Alison D. O'Brien
- R. John Collier
- Joseph T. Barbieri
Related topics
Seminal works
- schmitt-1999
- henkel-2010
Frequently asked questions
- تفاوت بین اگزوتوکسین و اندوتوکسین چیست؟
- اگزوتوکسین یک پروتئین ترشح شده با فعالیت خاص، اغلب آنزیمی است که میتواند دور از باکتری عمل کند، در حالی که اندوتوکسین لیپوپلیساکارید غشای خارجی باکتریهای گرم منفی است که عمدتاً هنگام لیز سلولی آزاد میشود و التهاب عمومی را تحریک میکند.
- توکسوئید چیست؟
- توکسوئید یک سم باکتریایی است که به صورت شیمیایی غیرفعال شده است تا دیگر آسیبی ایجاد نکند اما همچنان پاسخ آنتیبادی محافظتی را تحریک میکند، که این اصل پشت واکسنهای دیفتری و کزاز است.