Исследования в области особоопасных инфекций

Дифтерийный токсин и механизм его действия

Дифтерийный токсин — простой белок. Его составу и механизму действия посвящено много работ Рарреnheimer и его школы (Pappenheimer, 1966), а также Barksdale с сотрудниками и многих других исследователей (Barksdale, 1970). Pope и Stivens (1952, 1958) получили Кристаллический токсин, у которого относительная молекулярная масса была примерно 62 000—64 000, константа седиментаций 4, 2S (Pope, Stivens, 1952, 1958; Gill, Pappenheimer, 1971, и др.).

Токсины различных серологических вариантов С. diphtheriae var. gravis и mitis идентичны токсину производственного штамма PW-8 и нейтрализуются производственной антитоксической сывороткой.

В кристаллическом токсине методом преципитации в геле обнаруживают до 3, а нередко и 4 антигенов (Pope, Stiwens, 1958). Такая иммунохимическая неоднородность могла зависеть, во-первых, от небольшой примеси других белков, продуцируемых коринебакте- риями и способных кристаллизоваться совместно с токсином. В частности, такая возможность показана для ДНК-азы и нейраминидазы (Morijama, Barksdale, 1967). Во-вторых, нельзя исключить, что молекула токсина с относительной молекулярной массой 62 000 имеет более чем одну антигенную детерминанту. В настоящее время известны 2 иммунохимически неоднородных антигенных фрагмента токсина — А и В. Они получаются из кристаллического токсина при действии на него некоторых протеаз, в частности трипсина, в присутствии тиоловых соединений (Gill, Pappenheimer, 1971, и др.). Примесь таких фрагментов всегда есть в кристаллическом токсине (Ushida е. а., 1971). С антитоксической сывороткой и кристаллическим токсином эти фрагменты дают. самостоятельные линии преципитации (Libich, 1964, и др.).

Токсин очень ядовит: 0,06 мкг токсина убивает морскую свинку массой 250 г (Barksdale е. а., 1960). Еще в 1957 г. Lennox и Kaplan на перевиваемых культурах клеток HeLa впервые показали, что токсин не влияет на дыхание, которое в течение нескольких часов после интоксикации продолжалось в нормальном ритме. В то же время токсин резко тормозил синтез белков: задерживалось включение радиоактивного метионина. Через 7 ч клеши погибали.

В настоящее время механизм действия дифтерийного токсина на ткани и органы млекопитающих изучают на молекулярном уровне. Дифтерийный токсин, по-видимому, действует как специфический ингибитор фермента (аминоацилтрансфераза 2), участвующего у эукариотических клеток в сборке полипептидных цепей из аминокислот ( Gill е. а., 1969). Токсин действует на этот фермент как катализатор реакции его связывания с никотинамиддинуклеотидом — НАД: НАД + аминоацилтрансфераза 2 ⇆ аденозиндифосфорибоза- аминоацилтрансфераза 2 + никотинамид + Н+.

При этом молекула НАД расщепляется с высвобождением никотинамида. Аденозинфосфорибозная половина НАД связывается с аминоацилтрансферазой устойчивой ковалентной связью. Связанная аминоацилфераза неактивна, белок не строится, клетки погибают (Collier, 1967; Honjo е. а., 1968; Gill е. а., 1969, и др.).

Хотя эта реакция обратима, равновесие сдвигается в сторону инактивации аминоацилтрансферазы 2. Только в свободном состоянии этот фермент инактивируется токсином; если он связан на рибосомах, токсин его не атакует (Gill е. а., 1969). Реакция связывания фермента в присутствии дифтерийного токсина высокоспецифична: ни один из тканевых белков не в состоянии отщепить аденозиндифосфорибозу от никотинамиддинуклеотида в присутствии токсина (Collier, 1967, и др.). В клеточных экстрактах этот инактивированный фермент удавалось реактивировать до полной активности только при избытке токсина и никотинамида (Gill е. а., 1969). Поскольку токсин катализирует реакцию связывания аминоацилтраноферазы 2, а ее в клетке мало, ничтожно малое число молекул токсина вызывает гибель клеток.

Baseman и соавт. (1970) обнаруживали меченный 1251 токсин во всех тканях и органах морских свинок и кроликов, исключая нервы и мозг. Особая тропность токсина к мышечной ткани не подтвердилась. Первичное действие токсина на ткани в живом организме так же, как и в пробирке, по мнению авторов, заключается в инактивации аминоацилтрансферазы 2.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56