Structura fragmentului Hc al toxinei tetanice complexat cu un analog sintetic GT1b și fosfat (intrare PDB 1fv2)
Contenit
- 1 Clostidium tetani
- 2 Retrogradă Transportul axonal
- 3 Gangliozidele
- 4 Tetanospasmina (TeNT)
- 5 Interacțiunea Hc și gangliozidele
Clostidium tetani
Bacilul Gram pozitiv Clostridium tetani este bacteria responsabilă de starea de boală a tetanosului. Prezența bacteriei nu provoacă boala, ci toxinele pe care le produce provoacă starea de boală. C. tetani produce două toxine: tetanospasmina și tetanolizina sau tentoxilizina. Tetanolizina este o citolizină care crește permeabilitatea membranelor celulare prin liza celulară. Tetanospasmina este cauza tetanosului și este denumită uneori neurotoxină tetanică (TeNT), deoarece acționează asupra sistemului nervos central. Tetanospasmina ajunge în sistemul nervos central prin flux axonal retrograd, începând cu neuronii motori α care se găsesc în mușchi și terminând prin legarea de gangliozidele care se găsesc în sistemul nervos central (SNC).
Mecanism de acțiune pentru tetanospasmină.
Transport axonal retrograd
După internalizarea în membrana neuronului motor α, TeNT este transportată prin transport axonal retrograd. Transportul axonal retrograd este un proces normal în cadrul membranelor celulare ale neuronilor care le permite acestora să elimine și să recicleze resturile celulare din axoni. Două organite au fost identificate ca purtători retrograzi în axoni: veziculele rotunde și structurile tubulo-veziculare. Aceste structuri acționează pentru a proteja TeNT de degradarea lizozomală și de acidificare, livrându-l la interneuronii inhibitori ai SNC într-o formă complet activă. Aceste organite particulare pot atașa TeNT printr-un receptor de neutrofină p75 (p75NTR), care este utilizat în transportul retrograd Factorul de creștere nervoasă (NGF).
Gangliozidele
Gangliozidele fac parte din categoria glicozipidelor și se găsesc predominant în țesuturile neuronale. Gangliozidele constau din acid sialic legat de o coloană vertebrală de zahăr (glucoză, galactoză, GalNAc, GlcNAc și/sau fructoză) atașată la o bază de ceramidă. Aceste gangliozide reprezintă aproximativ 10% din conținutul total de lipide al unui neuron și, ca și alte lipide, gangliozidele funcționează în transducția semnalului celular.
Tetanospasmina (TeNT)
Tetanospasmina este o toxină de 150 kDa care este compusă dintr-un lanț ușor (50 kDa) și un lanț greu (100 kDa). Lanțul ușor este responsabil pentru toxicitatea moleculei, în timp ce lanțul greu este responsabil pentru legarea toxinei de membranele axonale. Lanțul greu poate fi, de asemenea, scindat în 2 fragmente Hn și Hc. Fragmentul Hn este responsabil de translocarea lanțului ușor peste membrana axonală, în timp ce fragmentul Hc se leagă de membrana axonală.
Hc și interacțiunea dintre Hc și ganglioside
O suprapunere a trei copii ale structurii Hc a TeNT. Această imagine ajută la ilustrarea celor două domenii separate și distincte ale fragmentului Hc al tetanospasminei.
Hc are două domenii distincte:
Gangliosidul GT1-b.
1.Jelly-roll (capătul amino)
2.β-Trefoil (capătul carboxil)
Studiile au arătat că domeniul β-trefoil conține situsurile de legare a gangliozidelor.
Studiile de legare au arătat că o anumită gangliozidă, GT1-b, este necesară pentru legarea fragmentului Hc al tetanospasminei (TeNT). Un analog al gangliozidei GT1-b a fost realizat pentru a crește solubilitatea, deoarece nu s-a putut obține o structură cristalină a Hc și a GT1-b nativ.
Analogul GT1-b care a fost folosit pentru a se lega de fragmentul Hc în acest studiu. Analogul diferă de GT1-b nativ prin faptul că Sia6 este β-anomerul și gruparea ceramidă a fost înlocuită.
Fragmentul Hc are două situsuri de legare în domeniul β-trefoil:
În acest situs se formează o canelură îngustă în care se pot forma o serie de legături de hidrogen.
Se formează legături de hidrogen comune între lanțul lateral al lui His1271 și OH-6, OH-4 și O-5 al lui Gal4 și între oxigenul carbonil al lanțului principal al lui Thr1270 și OH-4 al lui Gal4. GalNAc3 interacționează prin intermediul unei legături de hidrogen între OH-4 șiAsp1222 OD și între OH-4 și His1271. De asemenea, în acest site are loc o suprapunere de inele care implică galactoza.
În acest site se formează un buzunar puțin adânc în care are loc o legătură de hidrogen.
În mod obișnuit se formează legături de hidrogen între OD-1 și OD-2 ale lui Asp1147 și O-4 și acetamido-N-5 al lui Sia6 și între ND-2 al lui Asn1216 și O-10 al lui Sia6. O punte de sare se formează, de asemenea, între Arg1226 și acidul sialic din Sia7, de asemenea, grupul carboxilat și legături de hidrogen între O-1A și NH amidic din Asn1216; între O-4 și oxigenul carbonil din Asp1214; și întreOH-8 și grupul hidroxil din Tyr1229 pe Sia7.
Modelarea sugerează că este posibil ca cele două brațe ale gangliozidei să interacționeze cu mai mult de un fragment Hc. Acest lucru poate duce la gruparea și reticulația toxinei și poate spori procesul de internalizare sau absorbție a toxinei prin membrana axonală. Alții sugerează că TeNT poate reda direct două gangliozide prin intermediul domeniului său proteic unic, ceea ce, de asemenea, îmbunătățește absorbția toxinei. Prin urmare, prin legarea la unul sau la ambele situsuri, fragmentul Hc al tetanospasminei reușește cu succes să ajute restul moleculei de tetanospasmină să aibă acces în citoplasma interneuronilor inhibitori.