Diphtherietoxin

Diphtherietoxin (Corynephage β)

Diphtherietoxin (Corynephage β)

Oberflächenmodell nach PDB 1DDT. Kette A (Enzym) orange, Kette B (Transporter) hellblau.
Masse/Länge Primärstruktur 535 = 193+342 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur A+B
Bezeichner
Gen-Name(n) DT
Externe IDs UniProtP00588
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 2.4.2.36  Glycosyltransferase
Reaktionsart Übertragung eines ADP-Riboserests
Substrat NAD+ + EF-2
Produkte NAD + EF-2(defekt)

Das Diphtherietoxin (DT) ist ein Exotoxin aus Corynebacterium diphtheriae, dem Erreger der Diphtherie und hemmt die Proteinsynthese bei Eukaryoten und Archaeen durch Blockierung der Translation während der Elongationsphase. Das hochmolekulare Toxin zählt zu den Lektinen. Die genetische Information ist im Phagen β enthalten und nur wenn das Bakterium von ihm infiziert wird, kann es selbst das Toxin bilden.

Wirkungsweise

Das Toxin besteht aus zwei Proteinen Toxin A und Toxin B, die über Disulfidbrücken miteinander verbunden sind und bindet selektiv an die 80 S-Ribosomen von eukaryotischen Zellen. Seine Masse beträgt etwa 61 kDa. Das Eindringen in die Zelle unterliegt dem gleichen Mechanismus wie bei Ricin: Die B-Kette heftet sich an einen Rezeptor auf der Zelloberfläche, dadurch spaltet sich das Toxin in ein 21 kDa A-Fragment und ein 40 kDa B-Fragment, wobei das A-Fragment in die Zelle eindringt. Diesen Mechanismus hat das Diphtherietoxin mit etlichen anderen Bakterientoxinen gemeinsam, es gehört zur Gruppe der AB-Toxine.

Das Ziel der enzymatischen Aktivität des Diphtherietoxin A ist der Elongationsfaktor EF-2, der die Translation bei der Proteinsynthese von Eukaryoten katalysiert. EF-2 enthält Diphthamid, einen ungewöhnlichen Aminosäurerest mit unbekannter Funktion, der aus Histidin gebildet wird. Das A-Fragment des Toxins katalysiert die kovalente Modifikation dieses Diphthamids. Dabei wird ein ADP-Ribosylrest aus NAD+ unter Abspaltung von Nicotinamid auf das Diphthamid übertragen. Man spricht von einer ADP-Ribosylierung. Dadurch hemmt das Diphtherietoxin die Fähigkeit des EF-2, die Translation der wachsenden Polypeptidkette auszuführen. Die Proteinsynthese stoppt, und dies ist die Ursache für die bemerkenswerte Toxizität des Diphtherietoxins.

Ähnliche Toxine

Auch andere Gifte, die von Krankheitserregern stammen, bestehen aus zwei miteinander verbundenen Peptidketten, deren eine an einen Rezeptor auf der Zelloberfläche bindet und so der anderen Kette Zutritt in das Zellinnere verschafft wie zum Beispiel das Choleratoxin, das Pertussistoxin (Keuchhustentoxin) und das Anthraxtoxin. Allerdings sind die toxischen Mechanismen dieser Toxine unterschiedlich. Den identischen Mechanismus der NAD-abhängigen ADP-Ribosylierung nutzt auch das Exotoxin A aus Pseudomonas aeruginosa.

Literatur

  • Stryer Lubert: Biochemie. Verlag Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg 1990, ISBN 3-89330-690-0, S. 791-796.

Die News der letzten Tage

27.01.2023
Land-, Forst-, Fisch- und Viehwirtschaft | Neobiota | Ökologie
Auswirkungen von fremden Baumarten auf die biologische Vielfalt
Nicht-einheimische Waldbaumarten können die heimische Artenvielfalt verringern, wenn sie in einheitlichen Beständen angepflanzt sind.
27.01.2023
Biochemie | Botanik | Physiologie
Wie stellen Pflanzen scharfe Substanzen her?
Wissenschaftler*innen haben das entscheidende Enzym gefunden, das den Früchten der Pfefferpflanze (lat Piper nigrum) zu ihrer charakteristischen Schärfe verhilft.
26.01.2023
Biochemie | Mikrobiologie | Physiologie
Ein Bakterium wird durchleuchtet
Den Stoffwechsel eines weit verbreiteten Umweltbakteriums hat ein Forschungsteam nun im Detail aufgeklärt.
26.01.2023
Bionik, Biotechnologie und Biophysik | Botanik | Physiologie
Schutzstrategien von Pflanzen gegen Frost
Fallen die Temperaturen unter null Grad, bilden sich Eiskristalle auf den Blättern von winterharten Grünpflanzen - Trotzdem überstehen sie Frostphasen in der Regel unbeschadet.
26.01.2023
Entwicklungsbiologie | Genetik
Neues vom Kleinen Blasenmützenmoos
Mithilfe mikroskopischer und genetischer Methoden finden Forschende der Universität Freiburg heraus, dass die Fruchtbarkeit des Laubmooses Physcomitrella durch den Auxin-Transporter PINC beeinflusst wird.
26.01.2023
Klimawandel | Mikrobiologie | Mykologie
Die Art, wie Mikroorganismen sterben beeinflusst den Kohlenstoffgehalt im Boden
Wie Mikroorganismen im Boden sterben, hat Auswirkungen auf die Menge an Kohlenstoff, den sie hinterlassen, wie Forschende herausgefunden haben.
25.01.2023
Entwicklungsbiologie | Evolution
Wie die Evolution auf unterschiedliche Lebenszyklen setzt
Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, eines der Rätsel der Evolution zu lösen.
24.01.2023
Biochemie | Ökologie | Physiologie
Moose verzweigen sich anders... auch auf molekularer Ebene
Nicht-vaskuläre Moose leben in Kolonien, die den Boden bedecken und winzigen Wäldern ähneln.
24.01.2023
Bionik, Biotechnologie und Biophysik | Genetik
Verfahren der Genom-Editierung optimiert
Im Zuge der Optimierung von Schlüsselverfahren der Genom-Editierung ist es Forscherinnen und Forschern in Heidelberg gelungen, die Effizienz von molekulargenetischen Methoden wie CRISPR/Cas9 zu steigern und ihre Anwendungsgebiete zu erweitern.
24.01.2023
Ökologie | Zoologie
Kooperation der männlichen australischen Spinnenart Australomisidia ergandros
Forschende konnten in einer Studie zeigen, dass Männchen der australischen Spinne Australomisidia ergandros ihre erjagte Beute eher mit den anderen Mitgliedern der Verwandtschaftsgruppe teilen als die Weibchen.
24.01.2023
Bionik, Biotechnologie und Biophysik | Physiologie
Mutante der Venusfliegenfalle mit Zahlenschwäche
Die neu entdeckte Dyscalculia-Mutante der Venusfliegenfalle hat ihre Fähigkeit verloren, elektrische Impulse zu zählen.
23.01.2023
Biochemie | Physiologie
neue Einblicke in Mechanismen der Geschmackswahrnehmung
Die Komposition der Lebensmittel, aber auch die Speisenabfolge ist für das perfekte Geschmackserlebnis eines Menüs entscheidend.
19.01.2023
Biodiversität | Neobiota | Ökologie
Starke Zunahme von gebietsfremden Landschnecken
Invasive Landschneckenarten können heimische Arten verdrängen und der menschlichen Gesundheit schaden.