Bakteriyel Toksinler ve Ekzotoksinler
Ekzotoksinler, bakteriler tarafından salgılanan, konak hücrelere zarar veren proteinlerdir; genellikle enfekte edici organizmadan uzaktaki bölgelerde ve son derece düşük konsantrasyonlarda etki göstermektedirler. Bilinen en güçlü biyolojik zehirler arasında yer almakta olup, difteri, kolera, tetanoz ve botulizm gibi hastalıklarda görülen spesifik doku hasarının önemli bir kısmından sorumlu tutulmaktadırlar ve patogenez anlayışının yanı sıra aşı geliştirme süreçlerinin de şekillenmesinde önemli rol oynamışlardır.
Tanım
Ekzotoksin, bakteriler tarafından salgılanan (veya salınan), konak hücreler üzerinde etki ederek hasara neden olan çözünür bir proteindir; birçoğu AB toksinidir ve bu toksinlerde bağlayıcı (B) bir bileşen, enzimatik olarak aktif (A) bir bileşeni hedef hücreye iletmektedir.
Kapsam
Bu konu, bakteriyel protein toksinlerinin başlıca yapısal ve işlevsel sınıflarını, birçoğu tarafından paylaşılan AB (bağlayıcı ve aktif) mimarisini, konak hücreler üzerindeki başlıca etki mekanizmalarını ve hastalıklarla ve toksoid aşılarla ilişkilerini ele almaktadır. Bu bir referans konusudur; herhangi bir zehirlenmenin klinik yönetimini kapsamamaktadır.
Temel sorular
- Bakteriyel protein toksinleri nasıl yapılandırılmıştır ve AB tasarımı bağlanmayı aktiviteden nasıl ayırmaktadır?
- Ekzotoksinler, konak hücrelere hangi enzimatik veya zar mekanizmalarıyla zarar vermektedir?
- Ekzotoksinler, spesifik hastalıklarla ve toksoid bazlı aşılarla nasıl ilişkilidir?
Anahtar kavramlar
- Ekzotoksin ve endotoksin karşılaştırması
- AB toksin mimarisi
- ADP-ribozilleyici toksinler (örn. difteri, kolera, boğmaca)
- Por oluşturan toksinler
- Nörotoksinler (tetanoz, botulinum)
- Süperantijenler
- Toksoid aşılar
Mekanizmalar
Birçok ekzotoksin AB organizasyonunu paylaşmaktadır: bir B kısmı konak hücre reseptörüne bağlanmakta ve girişi sağlamakta, bir A kısmı ise enzimatik aktiviteyi sitozole taşımaktadır. Yaygın A-alanı aktiviteleri arasında konak hedeflerin ADP-ribozilasyonu (difteri toksini, protein sentezini durdurmak için elongasyon faktörü 2'yi inaktive etmektedir; kolera toksini, siklik AMP'yi düzensizleştirmek için bir G proteinini modifiye etmektedir), tetanoz ve botulinum nörotoksinleri tarafından nöronal SNARE proteinlerinin proteolizi ve diğer kovalent modifikasyonlar bulunmaktadır. Ayrı bir sınıf olan por oluşturan toksinler, konak zarlarına yerleşerek bütünlüklerini bozmaktadırlar ve süperantijenler, MHC ve T-hücresi reseptörlerini çapraz bağlayarak büyük miktarda sitokin salınımını tetiklemektedirler. Aktif bölge toksisiteyi yönlendirdiği için, kimyasal olarak inaktive edilmiş toksinler (toksoidler) immünojenitelerini korumakta ve çeşitli aşıların temelini oluşturmaktadırlar.
Klinik önem
Ekzotoksinler, çeşitli klasik bakteriyel hastalıkların spesifik belirtilerini açıklamaktadır ve difteri ile tetanoza karşı geliştirilenler gibi toksoid aşıların antijenik temelini oluşturmaktadır. Bu madde, toksin biyolojisini referans amacıyla özetlemekte olup, zehirlenmenin teşhisi veya tedavisi için bir rehber niteliği taşımamaktadır.
Tarihçe
Bakteriyel toksinler, tanımlanan ilk virülans faktörleri arasında yer almaktadır: on dokuzuncu yüzyılın sonlarında difteri ve tetanoz toksinleri üzerine yapılan çalışmalar, doğrudan antitoksinlere ve yirminci yüzyılın başlarındaki toksoid aşılara yol açmıştır. Daha sonraki moleküler çalışmalar, AB mimarisini ve başlıca toksin ailelerini tanımlayan enzimatik aktiviteleri açıklığa kavuşturmuş, spesifik biyokimyasal lezyonları hastalıkla ilişkilendirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Alison D. O'Brien
- R. John Collier
- Joseph T. Barbieri
İlgili konular
Temel eserler
- schmitt-1999
- henkel-2010
Sıkça sorulan sorular
- Ekzotoksin ile endotoksin arasındaki fark nedir?
- Ekzotoksin, bakteriden uzakta etki edebilen, spesifik, genellikle enzimatik aktiviteye sahip salgılanan bir proteindir; oysa endotoksin, Gram-negatif dış zarın lipopolisakkaritidir ve esas olarak hücre lizisi (parçalanması) sırasında salınarak genel iltihaplanmayı tetiklemektedir.
- Toksoid nedir?
- Toksoid, kimyasal olarak inaktive edilmiş bir bakteriyel toksindir; böylece artık hasara neden olmamakta ancak yine de koruyucu bir antikor yanıtını tetiklemektedir ve bu, difteri ve tetanoz aşılarının arkasındaki prensibi oluşturmaktadır.