Toxina colérica

A toxina do cólera é un complexo oligomérico constituído por seis subunidades proteicas: unha soa copia da subuinidade A (parte A, encimática), e cinco copias da subunidade B (parte B, para a unión ao receptor), denominadas AB₅. A subunidade B é a que se liga mentres que a subunidade A activa á proteína G, a cal á súa vez activa á adenilato ciclase. A estrutura tridimensional desta toxina determinárona en 1995 Zhang et al. utilizando cristalografía de raios X.^[3]

As cinco subunidades B; cada unha de 12 kDa, forman un anel de cinco membros. A subunidade A ten dous segmentos importantes. A porción A1 da cadea (CTA1) é un encima globular que ADP-ribosila a proteínas G, mentres que a cadea A2 (CTA2) forma unha hélice alfa estendida, que se axusta comodamente no poro central do anel da subuinidade B.^[4]

Esta estrutura é similar en forma, mecanismo, e secuencia á da enterotoxina lábil á calor segregada por algunhas cepas da bacteria Escherichia coli.

A toxina colérica actúa polo seguinte mecanismo: Primeiro, o anel da subunidade B da toxina do cólera únese aos gangliósidos GM1 da superficie das células diana. Unha vez unida, o complexo da toxina é endocitado pola célula e a cadea da toxina do cólera A1 (CTA1) é liberada pola redución dunha ponte disulfuro. O endosoma móvese ao aparato de Golgi, onde a proteína A1 é recoñecida pola proteína chaperona do retículo endoplasmático (RE) proteína disulfuro isomerase. A cadea A1 é despois despregada e deixada na membrana do orgánulo, onde a RE-vcoxidase - RE oxidorredutina activa a liberación da proteína A1 por oxidación do complexo proteína disulfuro isomerase. A medida que a proteína A1 se move desde o retículo endoplasmático ao citoplasma polo canal Sec61, volve a pregarse e evita a desactivación como resultado de ubiquitinación.

A CTA1 libérase despois para que se una a unha proteína humana chamada factor 6 de ADP-ribosilación (Arf6); a unión ao Arf6 orixina un cambio na forma da CTA1 que expón o seu sitio activo e permite que exerza a súa actividade catalítica.^[5] O fragmento CTA1 cataliza a ADP-ribosilación das proteínas da subunidade Gs alfa (Gα_s) utilizando NAD⁺. A ADP-ribosilación causa que a subunidade Gα_s perda a súa actividade catalítica de hidrolización do GTP a GDP + P_i para que permaneza activada máis tempo do normal. O incremento da activación de Gα_s leva a un incremento da actividade da adenilato ciclase, o cal incrementa a concentración intracelular de AMPc en máis de 100 veces con respecto ao normal e sobreactiva a PKA citosólica. Estas PKA activas fosforilan despois a proteína de canal de cloruro regulador de condutancia transmembrana da fibrose quística (CFTR), o que dá lugar a un fluxo mediado por ATP de ións cloruro e orixina a secreción de H₂O, Na⁺, K⁺, e HCO₃^- cara ao lume intestinal. Ademais, a entrada de Na⁺ e consecuentemente a entrada de auga nos enterocitos diminúen. Os efectos combinados teñen como resultado unha rápida perda de fluídos polos intestinos, de ata 2 litros por hora, que produce unha grave deshidratación e outros factores asociados co cólera, como as feces de auga de arroz.^[6]

Un feito interesante é que a toxina pertussis (que tamén é unha proteína AB₅) producida pola Bordetella pertussis actúa de maneira similar coa excepción de que ADP-ribosila a subiunidade Gα_i, facéndoa incactiva e incapaz de inhibir a produción pola adenilato ciclase de AMPc (o que fai que a produción sexa constitutiva).^[7]

O xene que codifica a toxina colérica é introducido na bacteria V. cholerae por transferencia horizontal de xenes. As cepas virulentas de V. cholerae levan unha variante dun fago temperado chamado CTXfi ou bacteriófago CTXφ. Os xenes da toxina están contidos no xenoma do fago.^[8]

Como a subunidade B parece ser relativamente non tóxica, os investigadores atoparon diversas aplicacións para ela en bioloxía molecular e celular. Utilízase rotineiramente como un marcador neuronal.^[9]

O tratamento de células nai neurais de roedores coa toxina colérica induce cambios na localización do factor de transcrición Hes3 e fai incrementar a súa cantidade.^[10]

Na superficie celular atópanse gangliósidos GM1 en balsas lipídicas. Para identificar estas balsas lipídicas poden utilizarse os complexos da subunidade B etiquetados con fluorescencia ou posteriormente ligados a anticorpos.

• Enterotoxina

• http://www.ebi.ac.uk/interpro/potm/2005_9/Page1.htm
• Molécula do mes.Arquivado 11 de novembro de 2010 en Wayback Machine.
• Cholera Toxin Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.