Tetanusztoxin

Tetanusztoxin Hc fragmentum szerkezete szintetikus GT1b analóggal és foszfáttal komplexálva (PDB bejegyzés 1fv2)

• 1 Clostidium tetani
• 2 Retrográd. Axonális transzport
• 3 Gangliozidok
• 4 Tetanospazmin (TeNT)
• 5 Hc és Gangliozidok kölcsönhatása

Clostidium tetani

A Clostridium tetani Gram pozitív bacilus a tetanusz betegségállapotért felelős baktérium. Nem a baktérium jelenléte okozza a betegséget, hanem az általa termelt toxinok okozzák a betegségállapotot. A C. tetani két toxint termel; tetanospazmint és tetanolizint vagy tentoxilizint. A tetanoliszin egy citoliszin, amely a sejtmembránok áteresztőképességét növeli a sejtlízis révén. A tetanospazmin okozza a tetanuszt, és néha tetanuszneurotoxinnak (TeNT) is nevezik, mivel a központi idegrendszerre hat. A tetanospazmin retrográd axonális áramlás útján jut el a központi idegrendszerbe, kezdve az izomban található α-motoros neuronokkal, és a központi idegrendszerben (CNS) található gangliozidokhoz kötődve fejeződik be.

Retrográd axonális transzport

Az α-motoros neuron membránjába történő internalizálódás után a TeNT retrográd axonális transzporton keresztül szállítódik. A retrográd axonális transzport egy normális folyamat a neuronok sejtmembránján belül, amely lehetővé teszi számukra, hogy eltávolítsák és újrahasznosítsák a sejttörmeléket az axonokból. Az axonokon belül két organellumot azonosítottak retrográd szállítóként: kerek vezikulákat és tubulo-vesikuláris struktúrákat. Ezek a struktúrák védik a TeNT-t a lizoszomális lebomlástól és savasodástól, és teljesen aktív formában juttatják el a CNS gátló interneuronjaihoz. Ezek a bizonyos organellumok a TeNT-t egy p75-ös neutrofin receptor (p75NTR) segítségével rögzíthetik, amely a retrográd transzportban használt idegnövekedési faktor (NGF).

Gangliozidok

A gangliozidok a glikoszfingolipidek kategóriájába tartoznak, és túlnyomórészt a neuronális szövetekben találhatók. A gangliozidok szialinsavból állnak, amely egy ceramid bázishoz kötött cukor (glükóz, galaktóz, GalNAc, GlcNAc és/vagy fruktóz) gerinchez kapcsolódik. Ezek a gangliozidok az idegsejtek teljes lipidtartalmának körülbelül 10%-át teszik ki, és más lipidekhez hasonlóan a gangliozidok is a sejtek jelátvitelében működnek.

Tetanospazmin (TeNT)

A tetanospazmin egy 150 kDa méretű toxin, amely egy könnyű (50 kDa) és egy nehéz (100 kDa) láncból áll. A könnyű lánc felelős a molekula toxicitásáért, míg a nehéz lánc a toxin axonmembránokhoz való kötődéséért felelős. A nehézlánc 2 fragmentumra (Hn és Hc) is hasadhat. A Hn fragmentum felelős a könnyű lánc transzlokációjáért az axonális membránon keresztül, míg a Hc fragmentum az axonális membránhoz kötődik.

Hc és Gangliozid interakció

A Hc két különálló doménnel rendelkezik:

1.Jelly-roll (aminóvég)

2.β-trefoil (karboxilvég)

Vizsgálatok kimutatták, hogy a β-trefoil domén tartalmazza a gangliozid kötőhelyeket.

A kötődési vizsgálatok kimutatták, hogy egy bizonyos gangliozid, a GT1-b szükséges a tetanospazmin (TeNT) Hc fragmentumának kötődéséhez. A GT1-b gangliozid analógját az oldhatóság növelése érdekében készítették el, mivel a Hc és a natív GT1-b kristályszerkezete nem volt elérhető.

A Hc fragmentumnak két kötőhelye van a β-trefoil doménben:

Ez a hely egy keskeny barázda, ahol számos hidrogénkötés alakulhat ki.

A His1271 oldallánca és a Gal4 OH-6, OH-4 és O-5, valamint a Thr1270 főlánc karbonil oxigénje és a Gal4 OH-4 között gyakori hidrogénkötések alakulnak ki. A GalNAc3 hidrogénkötésen keresztül lép kölcsönhatásba az OH-4 és azAsp1222 OD, valamint az OH-4 és a His1271 között. Ezen a helyen galaktózt is érintő gyűrűhalmozódás is előfordul.

Ez a hely egy sekély zseb, ahol hidrogénkötés jön létre.

Gyakori hidrogénkötés alakul ki az Asp1147 OD-1 és OD-2, valamint az O-4 és a Sia6 acetamido-N-5-je között, továbbá az Asn1216 ND-2 és a Sia6 O-10-e között. Sóhíd képződik továbbá Arg1226 és a Sia7 sziálsava között, továbbá a karboxilátcsoport és hidrogénkötések az O-1A és az Asn1216 amid NH-ja között; O-4 és az Asp1214 karbonil oxigénje között; valamintOH-8 és a Tyr1229 hidroxilcsoportja között a Sia7-en.

A modellezés arra utal, hogy lehetséges, hogy a gangliozid két karja egynél több Hc fragmentummal lép kölcsönhatásba. Ez a toxin klasztereződését és keresztkötését eredményezheti, és fokozhatja a toxin internalizációs folyamatát vagy felvételét az axonális membránon keresztül. Mások szerint a TeNT egyetlen fehérjetartományán keresztül közvetlenül képes keresztkapcsolni két gangliozidot, ami szintén fokozza a toxin felvételét. Ezért a tetanospasmin Hc fragmentuma az egyik vagy mindkét kötőhelyen történő kötődéssel sikeresen segíti a tetanospasmin molekula többi részét abban, hogy bejusson a gátló interneuronok citoplazmájába.