Structure du fragment Hc de la toxine tétanique complexé avec un analogue synthétique de GT1b et un phosphate (entrée PDB 1fv2)
Contenu
- 1 Clostidium tetani
- 2 Transport rétrograde. Transport axonal
- 3 Gangliosides
- 4 Tétanospasmine (TeNT)
- 5 Interaction Hc et Ganglioside
Clostidium tetani
Le bacille à Gram positif Clostridium tetani est la bactérie responsable de l’état pathologique du tétanos. La présence de la bactérie ne provoque pas la maladie mais au contraire les toxines qu’elle produit provoquent l’état pathologique. Le C. tetani produit deux toxines : la tétanospasmine et la tétanolysine ou tentoxylysine. La tétanolysine est une cytolysine qui augmente la perméabilité des membranes cellulaires par la lyse cellulaire. La tétanospasmine est la cause du tétanos et est parfois appelée neurotoxine tétanique (TeNT), car elle agit sur le système nerveux central. La tétanospasmine se fraie un chemin jusqu’au système nerveux central par le biais d’un flux axonal rétrograde, en commençant par les neurones moteurs α- présents dans les muscles et en finissant par se lier aux gangliosides présents dans le système nerveux central (SNC).
Mécanisme d’action de la tétanospasmine.
Transport axonal rétrograde
Après internalisation dans la membrane du neurone moteur α, la TeNT est transportée par transport axonal rétrograde. Le transport axonal rétrograde est un processus normal au sein des membranes cellulaires des neurones qui leur permet d’éliminer et de recycler les débris cellulaires des axones. Deux organites ont été identifiés comme des transporteurs rétrogrades au sein des axones : les vésicules rondes et les structures tubulo-vésiculaires. Ces structures protègent la TeNT de la dégradation lysosomale et de l’acidification, et la livrent aux interneurones inhibiteurs du SNC sous une forme entièrement active. Ces organites particuliers peuvent fixer le TeNT par un récepteur neutrophine p75 (p75NTR), qui est utilisé dans le transport rétrograde Facteur de croissance des nerfs (NGF).
Gangliosides
Les gangliosides font partie de la catégorie des glycosphingolipides et se trouvent principalement dans les tissus neuronaux. Les gangliosides sont constitués d’acide sialique lié à un squelette de sucre (glucose, galactose, GalNAc, GlcNAc et/ou fructose) attaché à une base de céramide. Ces gangliosides constituent environ 10 % du contenu lipidique total d’un neurone et, comme les autres lipides, les gangliosides fonctionnent dans la transduction du signal cellulaire.
Tétanospasmine (TeNT)
La tétanospasmine est une toxine de 150 kDa qui est composée d’une chaîne légère (50 kDa) et d’une chaîne lourde (100 kDa). La chaîne légère est responsable de la toxicité de la molécule, tandis que la chaîne lourde est responsable de la liaison de la toxine aux membranes axonales. La chaîne lourde peut également être clivée en 2 fragments Hn et Hc. Le fragment Hn est responsable de la translocation de la chaîne légère à travers la membrane axonale, tandis que le fragment Hc se lie à la membrane axonale.
Hc et interaction des gangliosides
Un chevauchement de trois copies de la structure Hc de TeNT. Cette image permet d’illustrer les deux domaines séparés et distincts du fragment Hc de la tétanospasmine.
L’Hc possède deux domaines distincts :
Ganglioside GT1-b.
1.Jelly-roll (extrémité amino)
2.β-Tréfoil (extrémité carboxyle)
Des études ont montré que le domaine β-trefoil contient les sites de liaison des gangliosides.
Des études de liaison ont montré qu’un ganglioside particulier, GT1-b, est nécessaire pour la liaison du fragment Hc de la tétanospasmine (TeNT). Un analogue du ganglioside GT1-b a été fabriqué afin d’augmenter la solubilité car une structure cristalline du Hc et du GT1-b natif n’a pu être obtenue.
Analogue du GT1-b qui a été utilisé pour se lier au fragment Hc dans cette étude. L’analogue diffère de la GT1-b native en ce que Sia6 est le β-anomère et que le groupe ceramide a été remplacé.
Le fragment Hc possède deux sites de liaison dans le domaine β-trefoil:
A ce site se forme un sillon étroit où un certain nombre de liaisons hydrogène peuvent se former.
Des liaisons hydrogène communes sont formées entre la chaîne latérale de His1271 et OH-6, OH-4 et O-5 de Gal4 et entre l’oxygène carbonyle de la chaîne principale de Thr1270 et OH-4 de Gal4. Le GalNAc3 interagit via une liaison hydrogène entre OH-4 etAsp1222 OD et entre OH-4 et His1271. Un empilement d’anneaux impliquant le galactose se produit également dans ce site.
A ce site, une poche peu profonde est formée où des liaisons hydrogène se produisent.
Des liaisons hydrogène se forment couramment entre OD-1 et OD-2 de Asp1147 et O-4 et l’acétamido-N-5 de Sia6 et entre ND-2 de Asn1216 et O-10 de Sia6. Un pont salin se forme également entre Arg1226 et l’acide sialique de Sia7, également le groupe carboxylate et des liaisons hydrogène entre O-1A et l’amide NH de Asn1216 ; entre O-4 et l’oxygène carbonyle de Asp1214 ; et entreOH-8 et le groupe hydroxyle Tyr1229 sur Sia7.
La modélisation suggère qu’il est possible que les deux bras du ganglioside interagissent avec plus d’un fragment Hc. Cela peut entraîner un regroupement et une réticulation de la toxine et améliorer le processus d’internalisation ou d’absorption de la toxine à travers la membrane axonale. D’autres suggèrent que TeNT peut réticuler directement deux gangliosides par le biais de son domaine protéique unique, ce qui améliore également l’absorption de la toxine. Par conséquent, en se liant à l’un ou aux deux sites, le fragment Hc de la tétanospasmine réussit à aider le reste de la molécule de tétanospasmine à accéder au cytoplasme des interneurones inhibiteurs.