Tossine con Attività ADP- ribosil Transferasica
TOSSINA DIFTERICA: La tossina difterica è prodotta dal Corynebacterium diptheriae, un microorganismo che si moltiplica sulla superficie delle cellule epiteliali del corpo e non penetra nei tessuti circostanti.
La tossina causa necrosi delle cellule della mucosa con formazione di essudato infiammatorio e pseudomembrane ma può anche diffondere e colpire altri tessuti, soprattutto quelli del cuore e del SNC.
TOSSINA DIFTERICA: La tossina difterica è prodotta dal Corynebacterium diptheriae, un microorganismo che si moltiplica sulla superficie delle cellule epiteliali del corpo e non penetra nei tessuti circostanti.
La tossina causa necrosi delle cellule della mucosa con formazione di essudato infiammatorio e pseudomembrane ma può anche diffondere e colpire altri tessuti, soprattutto quelli del cuore e del SNC.
Il gene che codifica per la tossina è portato da un fago lisogenico β che rende il batterio tossigenico. E’ espressa in presenza di basse concentrazioni di ferro (perché al gene è legato un repressore genico che a sua volta lega il ferro e che si stacca dal gene, permettendo la trascrizione, solo quando il ferro non è presente). Si tratta quindi di una strategia del batterio per la sua sopravvivenza perché uccidendo la cellula esso ricava il ferro.
La tossina è prodotta come pre-protossina e viene poi clivata in due frammenti A e B (la B contenente un sito di legame ai recettori) legati da un ponte disolfuro.
Meccanismo d’azione: Il recettore per la tossina è il precursore dell’EGF, che prima di essere liberato è presente come proteina di membrana. Al legame segue l’internalizzazione. L’endosoma ha al suo interno pH acido, fondamentale per l’attività tossica della tossina in quanto i bassi valori di pH determinano un cambiamento conformazionale di B che la rende capace di inserirsi nella membrana dell’endosoma.
Poi si verifica un meccanismo di flip-flap che espone la subunità A all’esterno. Infine si rompe il ponte disolfuro e la subunità A rimane libera, nel citoplasma, di legarsi alla sua proteina bersaglio.
Il bersaglio molecolare della tossina difterica è l’EF-2, il fattore di elongazione 2, una proteina deputata all’allungamento della catena polipeptidica nascente. L’EF-2 contiene nella sua struttura un aminoacido modificato, derivato dall’istidina (diftamide), che è lo specifico bersaglio del trasferimento dell’ADP-ribosio. Il risultato finale è il blocco della sintesi proteica e la morte della cellula.
La tossina difterica è estremamente potente: è sufficiente una sola subunità A per uccidere una cellula in quanto è da sola capace di modificare tutti gli EF-2.
TOSSINA COLERICA: La tossina colerica non è in grado da sola di indurre la sintomatologia clinica del colera ma vi partecipa insieme ad altri fattori di virulenza.
E’ prodotta da Vibrio Cholerae e la malattia insorge in seguito all’introduzione di acqua o cibi contaminati. Il batterio aderisce attraverso pili e fimbrie ai microvilli dell’epitelio intestinale. A questo livello il batterio produce i vari fattori di virulenza.
Il colera è una malattia epidemica caratterizzata da diarrea massiva per alterazione dei meccanismi fisiologici dell’assorbimento intestinale di acqua e ioni.
La perdita di molti litri di liquido al giorno comporta:
· Perdita di coscienza per minor irrorazione sanguigna cerebrale;
· Ipoglicemia;
· Ipocalcemia;
· Acidosi;
· Se non trattato con soluzioni glicosilate sopraggiunge morte per shock ipovolemico.
Meccanismo d’azione: La tossina colerica è caratterizzata dalla presenza di un protomero B costituito da 5 monomeri identici. Il fatto di avere 5 subunità β comporta un notevole aumento dell’affinità di legame per i recettori cellulari. In particolare essa lega 5 gangliosidi GM1 sulla membrana apicale degli enterociti.
Il protomero A agisce sul suo bersaglio che è una proteina G trimerica (GS = azione stimolatoria) la quale media i segnali stimolatori portati a livello delle cellule epiteliali da parte di agonisti.
Nel caso specifico si attiva una adenilato ciclasi.
La subunità A trasferisce un ADP ribosio del NAD alla subunità α della proteina G su un arginina che si trova su un sito fondamentale per l’attività GTPasica di Gα. In questo modo Gα non è più in grado di idrolizzare il GTP e rimane costitutivamente attiva: la concentrazione di cAMP rimane costantemente elevata.
L’effetto del cAMP è l’inibizione del riassorbimento di sodio e cloro e l’aumento della secrezione di cloro e bicarbonato con conseguente perdita d’acqua.
L’attività tossica della subunità A della tossina è assicurata dal legame ad una proteina intracellulare: ARF.
TOSSINA DELLA PERTOSSE: Da sola non provoca la sintomatologia classica.
La tossina è prodotta da Bordetella Pertussis, un batterio G- che causa la patologia della pertosse trasmessa per contatto diretto mediante goccie di saliva. Il batterio aderisce alle cellule epiteliali delle alte vie respiratorie tramite adesine o fimbrie e qui produce le tossine.
Meccanismo d’azione: La tossina della pertosse è fatta come la tossina colerica perché la subunità B è composta da 5 monomeri, in maniera da aumentare l’affinità di legame.
La tossina agisce ADP ribosilando la subunità α di una proteina GI (inibitoria). Anche in questo caso il risultato è un aumento di cAMP perché in questo caso il trasferimento avviene nel dominio coinvolto nel legame della Gα al recettore. La conseguenza è che non c’è più interazione tra la proteina G e il recettore: l’adenilato ciclasi non può così essere down-regolata.
