엑소톡신

Exotoxin
이 수치는 엑소톡신이 클로스트리디움 보툴리누스 등 세균세포에서 분비되며 체세포에 독성이 있음을 보여준다.체세포는 세포벽에 항체가 있어 엑소톡신을 노리고 결합해 체세포의 침입을 막는다.엑소톡신과 항체의 결합은 항원-항체 상호작용을 형성하며 엑소톡신은 면역체계에 의해 파괴되는 것을 목표로 한다.이 상호작용이 일어나지 않으면, 엑소톡신은 세포 표면에 있는 엑소톡신 수용체에 결합하고 단백질 합성을 저해함으로써 숙주세포의 죽음을 초래한다.이 그림은 또한 엑소톡신에 대한 열이나 화학약품의 적용이 엑소톡신의 불활성화를 초래할 수 있음을 보여준다.불활성화된 엑소톡신은 톡소이드라고 불리며 체세포에 해롭지 않다.

엑소톡신은 [1]박테리아에 의해 분비되는 독소이다.엑소톡신은 세포를 파괴하거나 정상적인 세포 대사를 방해함으로써 숙주를 손상시킬 수 있다.이들은 매우 강력하며 호스트에 큰 손상을 입힐 수 있습니다.엑소톡신은 분비될 수도 있고, 엔도톡신과 유사하게 세포의 용해 중에 방출될 수도 있다.그램 음성 병원균은 혈관 내 내용물로서 몇몇 다른 독소와 함께 리포다당류 내독소와 일부 독성 단백질을 포함한 외막 소포를 분비할 수 있습니다, 따라서 막 소포 밀매의 잘 알려진 진핵생물 과정에 이전에 예상하지 못했던 차원을 추가합니다.호스트 병원체 인터페이스

그것들은 국소적으로 효과를 발휘하거나 전신 효과를 낼 수 있다.잘 알려진 엑소톡신에는 클로스트리디움 보툴리눔에 의해 생성된 보툴리눔 독소, 디프테리아에 생명을 위협하는 증상 중에 생성된 코리네박테륨 디프테리아 독소, 클로스트리디움 테타니에 의해 생성된 테타노스파스민이 포함된다.대부분의 엑소톡신의 독성 특성은 톡소이드를 생성하기 위해 열 또는 화학적 처리에 의해 비활성화될 수 있습니다.이들은 항원특성을 유지하며 항독소를 생성하는 데 사용될 수 있으며 디프테리아와 파상풍 독소드의 경우 백신으로 사용된다.

엑소톡신은 면역 체계에 의해 생성된 항체에 민감하지만, 일부 엑소톡신은 너무 독성이 강해서 면역 체계가 그들에 대한 방어력을 갖추기 전에 숙주에 치명적일 수 있습니다.이러한 경우 항체를 포함한 항혈청제인 항독소를 주입하여 수동면역을 제공할 수 있습니다.

종류들

많은 엑소톡신이 [2][3]분류되어 있다.이 분류는 상당히 포괄적이긴 하지만 사용되는 유일한 시스템은 아닙니다.독소를 분류 또는 식별하기 위한 기타 시스템은 다음과 같습니다.

  • 독소를 생성하는 유기체에 의해
  • 독소에 취약한 유기체에 의해
  • 독소 방출에 사용되는 분비계통별(예: VI형 분비계의 독성 효과인자)
  • 독소에 걸리기 쉬운 조직 대상 유형(뉴로톡신은 신경계에 영향을 미치고, 카르디오톡신은 심장에 영향을 준다)
  • 구조별(예를 들어 AB5 독소)
  • 독소의 도메인 아키텍처(예를 들어 다형성 독소)
  • 열, 건조, 방사선, 염도 등 적대적인 환경에서도 견딜 수 있는 독소 능력.이 맥락에서 "취약성"은 감수성을 의미하며, "안정성"은 감수성의 부족을 의미한다.
  • "A", "B" 또는 "C"와 같은 문자로 식별된 순서를 전달합니다.

같은 엑소톡신이라도 연구 분야에 따라 이름이 다를 수 있다.

타입 I: 셀 서페이스 액티브

I형 독소는 세포 표면의 수용체에 결합하고 세포 내 신호 전달 경로를 자극한다.두 가지 예를 다음에 설명하겠습니다.

슈퍼안티겐

슈퍼 안티겐은 여러 박테리아에 의해 생산된다.가장 특징적인 슈퍼안티겐은 독성 쇼크 증후군을 일으키는 황색포도상구균과 화농성 연쇄상구균 균주에 의해 생성되는 것이다.Superantigens는 항원 제시 세포에서 MHC 클래스 II 단백질을 특정 Vβ 사슬을 가진 T 세포 표면에 있는 T 세포 수용체와 브리지합니다.그 결과 전체 T세포의 50%가 활성화돼 독극물 쇼크 증상을 보이는 친염증성 사이토카인이 대량 분비된다.

내열성 엔테로톡신류

대장균의 일부 변종은 100 °C에서 열처리를 견딜 수 있는 작은 펩타이드인 열안정 장독신(ST)을 생성한다.서로 다른 ST는 세포 표면에서 서로 다른 수용체를 인식하며, 따라서 서로 다른 세포 내 신호 전달 경로에 영향을 미친다.예를 들어, STa 엔테로톡신은 막결합 구아닐산 시클라아제를 결합하고 활성화하며, 이는 고리형 GMP의 세포내 축적과 여러 신호 경로에 대한 다운스트림 효과를 초래한다.이러한 사건들은 장세포로부터 전해질과 물의 손실을 초래한다.

타입 II: 막 손상

막을 손상시키는 독소는 체외에서 용혈신 또는 세포리신 활성을 나타낸다.그러나 세포 용해 유도는 감염 시 독소의 주요 기능이 아닐 수 있습니다.저농도의 독소에서는 세포 용해가 없을 때 숙주 세포 신호 전달의 변조와 같은 보다 미묘한 효과가 관찰될 수 있다.막을 손상시키는 독소는 채널을 형성하는 독소와 막에 작용하는 효소의 역할을 하는 독소의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

채널 형성 독소

표적 세포막에서 모공을 형성하는 대부분의 채널 형성 독소는 콜레스테롤 의존 독소와 RTX 독소의 두 종류로 분류될 수 있습니다.

  • 콜레스테롤 의존성 세포리신

콜레스테롤 의존성 시톨리신(CDC)에 의해 모공이 형성되려면 표적 세포에 콜레스테롤이 있어야 합니다.이 과의 구성원들이 형성한 모공의 크기는 직경 25~30nm로 매우 크다.모든 CDC는 타입 II 분비 [4]시스템에 의해 분비된다. 예외적으로 폐렴구균의 세포질에서 방출되는 폐렴구균은 박테리아가 용해될 때 방출된다.

CDCs Streptoccus pneumolysin, Clostridium perfringolyssin O 및 Listeria monocytogenes 리스테리올리신 O는 숙주 세포핵에서 히스톤의 특정 변형을 유발하여 염증 반응에 [5]관여하는 단백질을 코드하는 여러 유전자의 하향 조절을 초래합니다.히스톤 수식은 CDC의 모공 형성 활성을 수반하지 않는다.

  • RTX 독소

RTX 독소는 단백질에 특정한 연속적으로 반복되는 9-아미노산 잔기 배열의 존재로 식별될 수 있다.RTX 독소 패밀리의 원형 구성원은 대장균의 [citation needed]용혈신 A(HlyA)이다.RTX는 레지오넬라 [6]폐렴균에서도 발견된다.

효소활성독소

예를 들어 가스 괴저를 일으키는 C. perfringens의 α 독소가 있습니다. α 독소는 포스포리파아제 활성을 가지고 있습니다.

타입 III: 세포내

타입 III 엑소톡신은 세포로의 진입 모드 또는 내부 메커니즘에 의해 분류될 수 있다.

입력 모드별

세포 내 독소는 그 효과를 발휘하기 위해 표적 세포의 세포질에 접근할 수 있어야 한다.

  • 어떤 박테리아는 바늘 같은 구조를 통해 세포질에서 표적 세포의 세포질로 독소를 직접 전달합니다.예르시니아의 III형 분비장치에 의해 표적세포에 주입된 이펙터 단백질이 그 한 예이다.
  • 세포 내 독소의 또 다른 그룹은 AB 독소이다.'B'-서브유닛(결합)'은 세포막의 표적 영역에 부착되며, 'A'-서브유닛(활성)'은 세포막을 통해 들어가 내부 세포 생체역학에 영향을 미치는 효소적 기능을 가진다.이러한 A-서브유닛 활성의 일반적인 예는 A-서브유닛이 단백질 상의 특정 잔기에 ADP-리보스기를 첨가하는 것을 촉매하는 ADP-리보실화라고 한다.이러한 독소의 구조는 특정 백신과 치료제의 개발을 가능하게 한다.특정 화합물은 B단위에 부착될 수 있는데, 이것은 일반적으로 유해하지 않고, 신체가 인식하는 것을 배우고 면역 반응을 유도한다.이것은 인체가 나중에 해로운 독소를 발견했을 때 그것을 발견할 수 있게 하고 숙주에 해를 끼치기 전에 그것을 제거할 수 있게 해준다.이런 종류의 독소에는 콜레라 독소, 백일해 독소, 시가 독소, 대장균의 열가연성 장독소가 포함된다.

메커니즘별

일단 세포에 들어가면, 많은 엑소톡신은 진핵생물 리보솜(특히 60S)에서 단백질 합성 억제제로서 작용한다.

  • 일부 엑소톡신은 단백질 합성을 저해하기 위해 리보솜에서 직접 작용한다.예를 들면 시가독소입니다.
  • 다른 독소는 신장인자-2에서 작용한다.디프테리아 독소의 경우 EF2는 ADP-리보실화되어 단백질 신장에 관여할 수 없게 되어 세포가 사멸한다.슈도모나스 엑소톡신도 비슷한 작용을 한다.

다른 세포 내 독소들은 단백질 합성을 직접적으로 저해하지 않는다.

  • 예를 들어 콜레라 독소 ADP-리보실산염으로 조직 아데닐산 시클라아제를 활성화하여 cAMP의 농도를 증가시켜 소장의 내피에서 대량의 유체 및 전해질을 이동시켜 생명을 위협하는 설사를 일으킨다.
  • 또 다른 예는 백일해 독소이다.

세포외 매트릭스 손상

이러한 "독소"는 박테리아가 더 많이 퍼지게 하고 결과적으로 더 깊은 조직 감염을 일으킵니다.히알루로니다아제, 콜라게나아제 등이 그 예입니다.그러나 이 분자들은 다양한 유기체에 의해 분비되는 효소이며 보통 독소로 간주되지 않는다.그것들은 종종 독성 인자로 언급되는데, 왜냐하면 그것들은 유기체가 숙주 [7]조직으로 더 깊이 이동하도록 하기 때문이다.

의료 응용 프로그램

예방접종

엑소톡신은 백신 생산에 사용되어 왔다.이 과정은 독소를 비활성화하고 독소와 관련된 질병을 유발하지 않으며 [8]잘 견뎌지는 독소이드 생성과 관련이 있다.널리 사용되는 톡소이드 백신은 DPT 백신으로, 보통 소아기 내내 장기 [8]면역력을 위해 보조제와 강화제와 함께 여러 번 투여된다.DPT 백신은 백일해, 파상풍, 디프테리아 감염을 예방합니다.[9]이 백일해는 엑소톡신 생성 보데텔라 백일해, 클로스트리디움 테타니, 디프테리아에 의한 것입니다.톡소이드 예방접종은 엑소톡신에 대한 항체를 생성해 후속 [8][10]감염에 대한 면역학적 기억을 형성한다.DPT 예방접종은 붓기, 홍조, 발열과 같은 부작용을 일으킬 수 있으며 일부 [8]집단에서는 금지되어 있다.효과적인 백신 접종 일정으로 백일해, 파상풍, 디프테리아와 관련된 사망률이 감소했지만, 백신의 효능을 테스트하기 위한 공식적인 대조 실험은 [8]수행되지 않았다.또한 백일해는 장내적으로[9] 지속되며 백신으로 예방 가능한 [10]사망의 가장 일반적인 원인 중 하나이다.

암 치료

엑소톡신은 매우 강력하기 때문에 암 치료에 응용하는 데 있어 많은 발전이 있었다.암세포는 항체나 수용체 배위자를 엑소톡신에 부착해 특정 [11]세포를 대상으로 하는 재조합 독소를 만들어 화학요법이나 방사선처럼 정상적인 세포를 파괴하지 않고 제거할 수 있다.암세포는 독소가 [11]내부화되면 죽는다. 예를 들어,[12] Pseudomonas exotoxin은 세포흡수 후 단백질 합성을 방해한다.Pseudomonas aeruginosa에 의해 분비되는 여러 종류의 재조합 엑소톡신 A는 종양 증식에 대한 임상시험에 들어갔지만 식품의약국의 승인을 [12]아직 받지 못했다.면역계 암인 [12]피부 T세포 림프종의 치료를 위해 FDA에 의해 재조합 디프테리아 엑소톡신이 승인되었다.재조합 엑소톡신을 사용한 치료의 임상 효과를 개선하기 위한 추가 시험이 계속된다.[11]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Ryan, Kenneth J.; Ray, C. George, eds. (2010). Sherris medical microbiology (5th ed.). New York: McGraw Hill Medical. ISBN 978-0-07-160402-4.
  2. ^ Desk Encyclopedia of Microbiology. Amsterdam: Elsevier Academic Press. 2004. p. 428. ISBN 978-0-12-621361-4.
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외부 링크