Tetanus toxin Hc フラグメントと合成 GT1b アナログおよびリン酸との複合体 (PDB entry 1fv2)
目次
- 1 Clostidium tetani
- 2 逆進的な 軸索輸送
- 3 ガングリオシド
- 4 テタノスパスミン（TeNT）
- 5 Hcとガングリオシドの相互作用
Clostidium tetani
グラム陽性菌Clostridium tetaniは破傷風の病状の原因菌であり、この菌は破傷風を引き起こす。 この細菌が存在することが病気の原因ではなく、細菌が産生する毒素が病気の状態を引き起こす。 C. tetani は、テタノスパスミンとテタノリジンまたはテントキシリジンという 2 種類の毒素を生成します。 テタノリシンは、細胞溶解により細胞膜の透過性を高めるサイトリシンである。 テタノスパスミンは破傷風の原因物質であり、中枢神経系に作用することから破傷風神経毒（TeNT）と呼ばれることもある。 テタノスパスミンは、筋肉に存在するα-運動ニューロンから始まり、中枢神経系（CNS）に存在するガングリオシドに結合して終わる逆行性軸索流によって中枢神経系に到達します。
テタノスパスミンの作用機序。
逆行性軸索輸送
α運動ニューロン膜に内在化した後、TeNTは逆行性軸索輸送で運ばれる。 逆行性軸索輸送は、神経細胞の細胞膜内の正常なプロセスであり、軸索から細胞の残骸を除去して再利用することができる。 軸索内の逆行性輸送体として、円形小胞と管状小胞という2つの小器官が同定されている。 これらの構造体は、リソソームの分解や酸性化からTeNTを保護し、完全な活性の状態でCNSの抑制性介在ニューロンへ送り届ける働きをする。 これらの小器官は、神経成長因子（NGF）の逆行性輸送に用いられる好中球受容体p75（p75NTR）により、TeNTを付着させることができる。 ガングリオシドは、シアル酸に糖（グルコース、ガラクトース、GalNAc、GlcNAc、フルクトース）が結合し、セラミド基部に付着したものである。 テタノスパスミン（TeNT）
テタノスパスミンは、50kDaの軽鎖と100kDaの重鎖からなる150kDaの毒素で、神経細胞はこの重鎖を介したシグナル伝達を受ける。 軽鎖は分子の毒性を担い、重鎖は毒素を軸索膜に結合させる役割を担っている。 また、重鎖はHnとHcの2つのフラグメントに切断されることがある。
Hcとガングリオシドの相互作用
TeNT Hc 構造の3つのコピーのオーバーラップ。 この画像は、テタノスパスミンのHcフラグメントの2つの分離した異なるドメインを説明するのに役立つ。
Hc は2つの異なるドメインを持っています：
Ganglioside GT1-b.
1.Jelly-roll (amino end)
2.β-Trefoil (carboxyl end)
研究によりβ-trefoilドメインにガングリオシドの結合部位があることが示されている。
結合研究により、特定のガングリオシド、GT1-bがテタノスパスミン（TeNT）のHcフラグメントの結合に必要であることが示された。
この研究でHcフラグメントに結合するために使用されたGT1-bアナログです。 このアナログは、Sia6がβ-アノマーであり、セラミド基が置換されている点でネイティブのGT1-bと異なっている。
Hcフラグメントはβ-trefoilドメインに二つの結合部位を持つ：
この部位では多くの水素結合ができる狭いグルーブが形成されている．
一般的な水素結合はHis1271の側鎖とGal4のOH-6, OH-4, O-5の間、Thr1270の主鎖カルボニル酸素とGal4のOH-4の間に形成されている。 GalNAc3はOH-4とAsp1222 OD間およびOH-4とHis1271間で水素結合を介して相互作用している。
この部位では、水素結合が起こる浅いポケットが形成される。
一般に水素結合はAsp1147のOD-1とOD-2、O-4とSia6のアセトアミド-N-5、Asn1216のND-2とSia6のO-10との間に形成される。 また、Arg1226とSia7のシアル酸との間にも塩橋を形成し、カルボキシル基とO-1AとAsn1216のアミドNHとの間、O-4とAsp1214のカルボニル酸素との間、OH-8とSia7の水酸基Tyr1229の間にも水素結合を形成する。
Modeling によってガングリオシドの二つの腕が複数のHcフラグメントと相互作用できる可能性があることが示唆された。 この結果、毒素のクラスター化と架橋が起こり、軸索膜を介した毒素の内在化または取り込みのプロセスが促進される可能性がある。 また、TeNTはその単一タンパク質ドメインを通して2つのガングリオシドを直接架橋することができ、これも毒素の取り込みを促進することが示唆されている。 したがって、テタノスパスミンのHcフラグメントは、一方または両方の部位に結合することによって、テタノスパスミン分子の残りの部分が抑制性介在ニューロンの細胞質に到達するのを助けることに成功したのであろう。