Toksin Bakteri dan Eksotoksin

Eksotoksin adalah protein yang disekresikan oleh bakteri yang merusak sel inang, seringkali di lokasi yang jauh dari organisme penginfeksi dan pada konsentrasi yang sangat rendah. Termasuk di antara racun biologis paling ampuh yang diketahui, eksotoksin bertanggung jawab atas sebagian besar cedera jaringan spesifik pada penyakit seperti difteri, kolera, tetanus, dan botulisme, dan telah membentuk pemahaman tentang patogenesis serta pengembangan vaksin.

Definition

Eksotoksin adalah protein larut yang disekresikan (atau dilepaskan) oleh bakteri yang bekerja pada sel inang untuk menyebabkan kerusakan; banyak di antaranya adalah toksin AB, di mana komponen pengikat (B) mengirimkan komponen aktif secara enzimatik (A) ke dalam sel target.

Scope

Topik ini mencakup kelas struktural dan fungsional utama toksin protein bakteri, arsitektur AB (pengikat-dan-aktif) yang dimiliki oleh banyak di antaranya, mode aksi utamanya pada sel inang, dan hubungannya dengan penyakit serta vaksin toksoid. Ini adalah topik referensi; tidak membahas penanganan klinis dari intoksikasi apa pun.

Core questions

• Bagaimana toksin protein bakteri terstruktur, dan bagaimana desain AB memisahkan pengikatan dari aktivitas?
• Dengan mekanisme enzimatik atau membran apa eksotoksin merusak sel inang?
• Bagaimana eksotoksin berhubungan dengan penyakit spesifik dan vaksin berbasis toksoid?

Key concepts

• Eksotoksin versus endotoksin
• Arsitektur toksin AB
• Toksin ADP-ribosilasi (misalnya difteri, kolera, pertusis)
• Toksin pembentuk pori
• Neurotoksin (tetanus, botulinum)
• Superantigen
• Vaksin toksoid

Mechanisms

Banyak eksotoksin memiliki organisasi AB: bagian B mengikat reseptor sel inang dan memediasi masuknya, sementara bagian A membawa aktivitas enzimatik ke dalam sitosol. Aktivitas domain A yang umum meliputi ADP-ribosilasi target inang (toksin difteri menonaktifkan faktor elongasi 2 untuk menghentikan sintesis protein; toksin kolera memodifikasi protein G untuk mendisregulasi AMP siklik), proteolisis protein SNARE saraf oleh neurotoksin tetanus dan botulinum, dan modifikasi kovalen lainnya. Kelas terpisah, toksin pembentuk pori, menyisipkan diri ke dalam membran inang untuk mengganggu integritasnya, dan superantigen bekerja dengan menghubungkan MHC dan reseptor sel T untuk memicu pelepasan sitokin secara masif. Karena situs aktif mendorong toksisitas, toksin yang dinonaktifkan secara kimiawi (toksoid) mempertahankan imunogenisitas dan menjadi dasar beberapa vaksin.

Clinical relevance

Eksotoksin menjelaskan tanda-tanda spesifik beberapa penyakit bakteri klasik dan merupakan dasar antigenik vaksin toksoid seperti yang melawan difteri dan tetanus. Entri ini merangkum biologi toksin untuk referensi dan bukan panduan untuk mendiagnosis atau mengobati intoksikasi.

History

Toksin bakteri adalah salah satu faktor virulensi pertama yang diidentifikasi: penelitian akhir abad kesembilan belas tentang toksin difteri dan tetanus secara langsung mengarah pada antitoksin dan vaksin toksoid awal abad kedua puluh. Studi molekuler selanjutnya memecahkan arsitektur AB dan aktivitas enzimatik yang mendefinisikan famili toksin utama, menghubungkan lesi biokimia spesifik dengan penyakit.

Key figures

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

Seminal works

• schmitt-1999
• henkel-2010

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara eksotoksin dan endotoksin?

Eksotoksin adalah protein yang disekresikan dengan aktivitas spesifik, seringkali enzimatik, yang dapat bekerja jauh dari bakteri, sedangkan endotoksin adalah lipopolisakarida dari membran luar Gram-negatif, yang dilepaskan terutama saat lisis sel, yang memicu peradangan umum.

Apa itu toksoid?

Toksoid adalah toksin bakteri yang telah dinonaktifkan secara kimiawi sehingga tidak lagi menyebabkan kerusakan tetapi masih memicu respons antibodi pelindung, yang merupakan prinsip di balik vaksin difteri dan tetanus.