Drugie najniebezpieczniejsze białko na świecie

Werotoksyna (toksyna Shiga-podobna) to białko produkowane przez enterokrwotoczny szczep pałeczki okrężnicy. Drugą nazwę zawdzięcza podobieństwu do typu AB5 toksyny Shiga produkowanej przez bakterię Shigella dysenteriae.


Drugie najniebezpieczniejsze białko na świecie

Inaczej niż rycyna, botulina i tetanospazmina składa się z pięciu części, tzw. monomerów, co nadaje jej wygląd podobny do pięciokąta lub opasłego pentagramu. Każdy monomer składa się z podjednostki A i B. Lżejsza podjednostka A (waży 32 kDa) i odpowiada za toksyczność werotoksyny, a 5 białek podjednostki B (każde waży 7,7 kDa) wiąże konkretny rodzaj komórek eukariotycznych.



Działanie werotoksyny:

Werotoksyna funkcjonuje na śródbłonku naczyń krwionośnych. Podjednostka B pojedynczego meru wiąże się z elementem błony komórkowej znanym jako glikolipid globotriaozyloceramidowy (Gb3). Wiązanie podjednostki B z Gb3 powoduje powstanie wąskiego, cylindrycznego wgłębienia w błonie komórkowej, które pochłania toksynę do wnętrza komórki na drodze makropinocytozy, a cały mechanizm wnikania jest bardzo podobny do tego występującego u rycyny. Gdy werotoksyna znajdzie się po wewnętrznej stronie błony szorstkiej siateczki śródplazmatycznej, zaczyna atakować rybosomy, w konsekwencji je dezaktywując. Podjednostka A jest N-glikozydazą, która zmienia fragment RNA rybosomu tak, że ten nie może już katalizować translacji białek, co prowadzi do śmierci komórki. Śródbłonek musi się nieustannie regenerować, więc zabijanie komórek go budujących prowadzi do krwotoków. Pierwszym objawem zatrucia werotoksyną jest często krwawa biegunka. Dzieje się tak dlatego, że trucizna ta zazwyczaj jest zawarta w skażonym pokarmie.


Werotoksyna najefektywniej degraduje wąskie i cienkie naczynia krwionośne oplatające cały przewód pokarmowy, nerki, płuca, ale nie tętnice i główne żyły, powoduje także zniszczenie kłębuszków nerkowych, co skutkuje wyczerpującym organizm zespołem hemolityczno-mocznicowym, który często kończy się śmiercią.

Nazwa trucizny pochodzi od hodowli komórkowej Vero, czyli tkanki nabłonkowej kotawca zielonkawego - gatunku małpy z rodziny koczkodanowatych.

Werotoksyna nie występuje samodzielnie i zwykle zatrucie nią pojawia się w zakażeniach enterokrwotocznym szczepem E. coli. Główne objawy to zwykle zakażenia przewodu pokarmowego, krwawe biegunki i generalnie problemu z układem trawiennym. Patogenność tych bakterii jest zależna od obecności fukozy na powierzchni błon komórkowych, co w pewnym stopniu czyni osoby dotknięte syndromem bombajskim, odpornymi na działanie septyczne tej grupy prokariontów, ponieważ erytrocyty ludzi z tą przypadłością nie posiadają w resztach grup krwi fukozy. Dodatkowo u małych dzieci w wyniku zatrucia może wystąpić hemoliza.

Zakażenie enterokrwotocznym szczepem Escherichia coli:

E. coli zaczyna wydzielać patogenne białka, dopiero kiedy obecny w jej błonie receptor adrenergiczny QseC zwiąże adrenalinę lub noradrenalinę. Taki mechanizm zapobiega stratom energii, które powstałyby w trakcie ciągłej syntezy dużych białek, ponieważ oba hormony nie istnieją w wolnym środowisku. Receptory pobudzają bakterię do ruchu poprzez aktywację jej wici. Generalnie białka rodziny Qse hamują ekspresję genów FusK i FusR, które są represorami genów LEE, których ekspresja umożliwia powstawanie między innymi werotoksyny. W wyniku tych działań W. coli może wystąpić zatrucie pokarmowe, o którym już wspominałem.

Źródła:

Römer W, Berland L, Chambon V, Gaus K, Windschiegl B, Tenza D, Aly MR, Fraisier V, Florent JC, Perrais D, Lamaze C, Raposo G, Steinem C, Sens P, Bassereau P, Johannes L (November 2007). "Shiga toxin induces tubular membrane invaginations for its uptake into cells". Nature. 450 (7170): 670–5. Bibcode:2007Natur.450..670R. doi:10.1038/nature05996. PMID 18046403

Sandvig K, van Deurs B (November 2000). "Entry of ricin and Shiga toxin into cells: molecular mechanisms and medical perspectives". The EMBO Journal. 19 (22): 5943–50. doi:10.1093/emboj/19.22.5943. PMC 305844. PMID 11080141.

Lukyanenko V, Malyukova I, Hubbard A, Delannoy M, Boedeker E, Zhu C, Cebotaru L, Kovbasnjuk O (November 2011). "Enterohemorrhagic Escherichia coli infection stimulates Shiga toxin 1 macropinocytosis and transcytosis across intestinal epithelial cells". American Journal of Physiology. Cell Physiology. 301 (5): C1140–9. doi:10.1152/ajpcell.00036.2011. PMC 3213915. PMID 21832249

Donohue-Rolfe A, Acheson DW, Keusch GT (2010). "Shiga toxin: purification, structure, and function". Reviews of Infectious Diseases. 13 Suppl 4 (7): S293–7. doi:10.1016/j.toxicon.2009.11.021. PMID 2047652.

https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Escherichia_coli_O157:H7_and_Hemolytic_uremic_syndrome

https://infectioncontrol.tips/2015/12/12/e-coli-o157h7-the-latest-pathogen-involved-in-a-multistate-outbreak/

https://www.eurekalert.org/multimedia/pub/166505.php?from=389173

Karch, Helge; Tarr, Phillip I.; Bielaszewska, Martina (2005). "Enterohaemorrhagic Escherichia coli in human medicine". International Journal of Medical Microbiology. 295 (6–7): 405–18. doi:10.1016/j.ijmm.2005.06.009. PMID16238016