Zapobieganie zatruciu botuliną dzięki specyficznej strukturze 3-D

Naukowcy z University of California Irvine oraz Institute for Toxicology at Germany’s Hannover Medical School odkryli strukturę przestrzenną składnika białkowego botuliny, który odgrywa kluczową rolę w jej transporcie z przewodu pokarmowego do krwi. Dzięki temu możliwe będzie zapobieganie wchłanianiu toksyny, a tym samym występowaniu poważnych skutków neurotoksycznych w organizmie.

Za produkcję botuliny, zwanej inaczej jadem kiełbasianym odpowiadają niektóre bakterie z rodzaju Clostridium, głównie C. botulinum. Są one laseczkami, rozwijającymi się jedynie w warunkach beztlenowych. Ich przetrwalniki występują powszechnie w glebie. Wytwarzana przez bakterie toksyna jest jedną z najsilniejszych trucizn, znanych człowiekowi. Źródłem zatruć może być przeterminowana lub niewłaściwie przechowywana żywność. Najczęściej są to konserwy mięsne, jarzynowe i rybne, a szczególnie przetwory domowe.

Badania mechanizmu działania botuliny wykazały, że wpływa ona na płytkę nerwowo–mięśniową. Łączy się ze specyficznym białkiem części presynaptycznej – synaptograminą, co powoduje hamowanie uwalniania acetylocholiny i porażenie mięśni. Spośród siedmiu odmiennych antygenowo serotypów toksyny, oznaczonych literami od A do G, tylko serotypy A, B i E wywołują objawy botulizmu. Stałymi objawami są zaburzenia widzenia, suchość w jamie ustnej i zaparcia. Ponadto mogą pojawiać się nudności, wymioty, bóle brzucha oraz osłabienie różnych grup mięśni, w ciężkich przypadkach prowadzące do niewydolności oddechowej, zachłystowego zapalenia płuc i zatrzymania akcji serca.

Wykazano, że toksyna botulinowa jest uwalniania łącznie z białkami pomocniczymi, tworząc kompleksy prekursorowe (ang. progenitor toxin complexes – PTCs). Prowadzący badania prof. Rongsheng Jin z University of California Irvine i Andreas Rummel z Institute for Toxicology at Germany’s Hannover Medical School stworzyli trójwymiarowy model PTCs toksyny o serotypie A (L-PTC/A). Składa się on z 14 podjednostek o łącznej masie atomowej ~760 kDa.

Używając rentgenografii strukturalnej i mikroskopii elektronowej, naukowcy odkryli, że L-PTC/A jest podzielony na dwa, niezależne strukturalnie i czynnościowo fragmenty. Fragment o masie 290 kDa, utworzony przez 2 podjednostki, chroni toksynę botulinową, natomiast fragment o masie 470 kDa, składający się z 12 podjednostek, ułatwia jej absorpcję w kwaśnym środowisku przewodu pokarmowego. Za proces wchłaniania odpowiada 9 swoistych miejsc wiążących, które leżą na tym fragmencie i wchodzą w poliwalentne interakcje z receptorami glikoproteinowymi na komórkach nabłonkowych jelita.

Badania przeprowadzone na myszach wykazały, że monosacharyd IPTG może blokować transport toksyny przez ścianę przewodu pokarmowego, a tym samym uniemożliwiać przeniknięcie trucizny do krwiobiegu. Podobny efekt hamujący uzyskano in vitro, wykonując test z agonistami receptora glikoproteinowego.

Opracowanie struktury przestrzennej kompleksu prekursorowego botuliny daje szansę na wprowadzenie na rynek środka farmaceutycznego, który ograniczy szkodliwy wpływ toksyny na organizm po spożyciu zakażonego pokarmu lub nawet całkowicie zapobiegnie rozwojowi objawów chorobowych.


Autorzy: Karolina Gasińska, Anna Szajerska

Źródło:
1. Brook I. Botulism: the challenge of diagnosis and treatment. Rev Neurol Dis. 2006 Fall;3(4):182-9.
2. Gu S, Jin R. Assembly and function of the botulinum neurotoxin progenitor complex. Curr Top Microbiol Immunol. 2013;364:21-44.
3. Kolho E, Lindström M, Forss N. Botulism. Duodecim. 2012;128(19):1963-9.
4. Lee K, Gu S, Jin L, Le TT, Cheng LW, et al. Structure of a Bimodular Botulinum Neurotoxin Complex Provides Insights into Its Oral Toxicity. PLoS Pathog. 2013 Oct;9(10):e1003690.
5. Poulain B, Humeau Y. Mode of action of botulinum neurotoxin: pathological, cellular and molecular aspect. Ann Readapt Med Phys. 2003 Jul;46(6):265-75.
6. Poulain B, Lonchamp E, Jover E, Popoff MR, Molgó J. Mechanisms of action of botulinum toxins and neurotoxins. Ann Dermatol Venereol. 2009 May;136 Suppl 4:S73-6.

Chcesz wiedzieć więcej? Obejrzyj na MEDtube.pl: Zwiększone ryzyko infekcji

Brak komentarzy.

Odpowiedz

(required)

(required)

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.