बैक्टीरियाई टॉक्सिन और एक्सोटॉक्सिन

एक्सोटॉक्सिन बैक्टीरिया द्वारा स्रावित प्रोटीन होते हैं जो मेजबान कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाते हैं, अक्सर संक्रमित जीव से दूर स्थानों पर और अत्यंत कम सांद्रता में। ज्ञात सबसे शक्तिशाली जैविक विषाक्त पदार्थों में से, वे डिप्थीरिया, हैजा, टेटनस और बोटुलिज़्म जैसी बीमारियों में विशिष्ट ऊतक क्षति का एक बड़ा हिस्सा होते हैं, और उन्होंने रोगजनन की समझ और टीकों के विकास दोनों को आकार दिया है।

Definition

एक एक्सोटॉक्सिन बैक्टीरिया द्वारा स्रावित (या जारी) एक घुलनशील प्रोटीन है जो मेजबान कोशिकाओं पर कार्य करके क्षति का कारण बनता है; कई AB टॉक्सिन होते हैं, जिसमें एक बाध्यकारी (B) घटक एक एंजाइमी रूप से सक्रिय (A) घटक को लक्ष्य कोशिका में पहुंचाता है।

Scope

यह विषय बैक्टीरियाई प्रोटीन टॉक्सिन के प्रमुख संरचनात्मक और कार्यात्मक वर्गों, उनमें से कई द्वारा साझा की जाने वाली AB (बाध्यकारी-और-सक्रिय) वास्तुकला, मेजबान कोशिकाओं पर उनकी क्रिया के प्रमुख तरीकों और रोग तथा टॉक्सॉइड टीकों से उनके संबंध को शामिल करता है। यह एक संदर्भ विषय है; यह किसी भी विषाक्तता के नैदानिक प्रबंधन को संबोधित नहीं करता है।

Core questions

• बैक्टीरियाई प्रोटीन टॉक्सिन की संरचना कैसे होती है, और AB डिज़ाइन बाध्यकारी को गतिविधि से कैसे अलग करता है?
• किस एंजाइमी या झिल्ली तंत्र द्वारा एक्सोटॉक्सिन मेजबान कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाते हैं?
• एक्सोटॉक्सिन विशिष्ट रोगों और टॉक्सॉइड-आधारित टीकों से कैसे संबंधित हैं?

Key concepts

• एक्सोटॉक्सिन बनाम एंडोटॉक्सिन
• AB टॉक्सिन वास्तुकला
• ADP-राइबोसिलेटिंग टॉक्सिन (जैसे डिप्थीरिया, हैजा, पर्टुसिस)
• छिद्र-बनाने वाले टॉक्सिन
• न्यूरोटॉक्सिन (टेटनस, बोटुलिनम)
• सुपरएंटिजेन
• टॉक्सॉइड टीके

Mechanisms

कई एक्सोटॉक्सिन एक AB संगठन साझा करते हैं: एक B मोइटी मेजबान-कोशिका रिसेप्टर को बांधती है और प्रवेश को मध्यस्थ करती है, जबकि एक A मोइटी साइटोसोल में एंजाइमी गतिविधि करती है। सामान्य A-डोमेन गतिविधियों में मेजबान लक्ष्यों का ADP-राइबोसिलेशन (डिप्थीरिया टॉक्सिन प्रोटीन संश्लेषण को रोकने के लिए बढ़ाव कारक 2 को निष्क्रिय करता है; हैजा टॉक्सिन चक्रीय AMP को विनियमित करने के लिए एक G प्रोटीन को संशोधित करता है), टेटनस और बोटुलिनम न्यूरोटॉक्सिन द्वारा न्यूरोनल SNARE प्रोटीन का प्रोटीओलिसिस, और अन्य सहसंयोजक संशोधन शामिल हैं। एक अलग वर्ग, छिद्र-बनाने वाले टॉक्सिन, मेजबान झिल्ली में घुसकर उनकी अखंडता को बाधित करते हैं, और सुपरएंटिजेन MHC और टी-सेल रिसेप्टर्स को क्रॉस-लिंक करके बड़े पैमाने पर साइटोकाइन रिलीज को ट्रिगर करते हैं। क्योंकि सक्रिय साइट विषाक्तता को संचालित करती है, रासायनिक रूप से निष्क्रिय टॉक्सिन (टॉक्सॉइड) प्रतिरक्षाजनकता बनाए रखते हैं और कई टीकों का आधार बनते हैं।

Clinical relevance

एक्सोटॉक्सिन कई क्लासिक बैक्टीरियाई रोगों के विशिष्ट लक्षणों की व्याख्या करते हैं और डिप्थीरिया और टेटनस जैसे टॉक्सॉइड टीकों का एंटीजेनिक आधार हैं। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए टॉक्सिन जीव विज्ञान का सारांश प्रस्तुत करती है और विषाक्तता के निदान या उपचार के लिए एक मार्गदर्शिका नहीं है।

History

बैक्टीरियाई टॉक्सिन पहचाने गए पहले विषाणु कारकों में से थे: उन्नीसवीं सदी के अंत में डिप्थीरिया और टेटनस टॉक्सिन पर किए गए कार्य ने सीधे एंटीटॉक्सिन और बीसवीं सदी की शुरुआत के टॉक्सॉइड टीकों को जन्म दिया। बाद के आणविक अध्ययनों ने AB वास्तुकला और एंजाइमी गतिविधियों को हल किया जो प्रमुख टॉक्सिन परिवारों को परिभाषित करते हैं, विशिष्ट जैव रासायनिक घावों को बीमारी से जोड़ते हैं।

Key figures

• Alison D. O'Brien
• R. John Collier
• Joseph T. Barbieri

Seminal works

• schmitt-1999
• henkel-2010

Frequently asked questions

एक एक्सोटॉक्सिन और एक एंडोटॉक्सिन में क्या अंतर है?

एक एक्सोटॉक्सिन एक स्रावित प्रोटीन है जिसमें विशिष्ट, अक्सर एंजाइमी गतिविधि होती है जो बैक्टीरिया से दूर कार्य कर सकती है, जबकि एंडोटॉक्सिन ग्राम-नकारात्मक बाहरी झिल्ली का लिपोपॉलीसेकेराइड है, जो मुख्य रूप से कोशिका के lysis पर जारी होता है, जो सामान्यीकृत सूजन को ट्रिगर करता है।

टॉक्सॉइड क्या है?

एक टॉक्सॉइड एक बैक्टीरियाई टॉक्सिन है जिसे रासायनिक रूप से निष्क्रिय कर दिया गया है ताकि यह अब नुकसान न पहुंचाए लेकिन फिर भी एक सुरक्षात्मक एंटीबॉडी प्रतिक्रिया को उत्तेजित करे, जो डिप्थीरिया और टेटनस टीकों के पीछे का सिद्धांत है।