A toxina pertussis (PT) é unha exotoxina proteica de tipo AB5 producida pola bacteria Bordetella pertussis, a cal causa a tose ferina. A PT está implicada na colonización do tracto respiratorio e o establecemento da infección. As investigacións realizadas indican que a PT pode ter un papel terapéutico para tratar varios trastornos humanos comúns, como a hipertensión, infeccións virais, e autoinmunidade.
Historia A toxina pertussis ten un claro papel central na patoxénese da tose ferina (ou pertussis) aínda que non se descubriu ata a década de 1980. A aparición da tose ferina é bastante recente en comparación con outras doenzas infecciosas. As primeiras mencións da tose ferina son as dun gromo en París en 1414. Isto publicoue en The Mirror of Health de Moulton en 1640. Outra epidemia de tose ferina tivo lugar en París en 1578 e describiuna o observador contemporáneo Guillaume de Baillou. A tose ferina era ben coñecida en Europa na metade do século XVIII. Jules Bordet e Octave Gengou describiron en 1900 o descubrimento dun novo "bacilo ovoide" no esputo dun meniño de 6 meses con tose ferina. Eles foron tamén os primeiros que cultivaron Bordetella pertussis no Instituto Pasteur en Bruselas en 1906.
Unha diferenza entre as difereentes especies de Bordetella é que B. pertussis produce a PT e as outras especies non. Bordetella parapertussis é a que mostra a máxima semellanza con B. pertussis, razón pola que foi usada nas investigacións para deteminar o papel da PT na causa dos síntomas típicos da tose ferina. Estudos en ratas mostraron o desenvolvemento de tose paroxísmica, unha característica da tose ferina, que se producía en ratas infectadas con B. pertussis. Ao contrario, as ratas infectadas con B. parapertussis ou un mutante deficiente en PT de B. pertussis non mostraron este síntoma; ningunha destas dúas cepas producían a PT.
Estrutura Un gran grupo de exotoxinas bacterianas clasifícanse como "toxinas A/B", esencialmente porque están formadas por dúas subunidades. A subunidade "A" posúe actividade encimática e transfírese á célula hóspede experimentando un cambio conformacional na subunidade "B" de transporte unida a membrana. A toxina pertussis é unha exotoxina de seis subunidades (nomeadas de S1 a S5, pero cada complexo contén dúas copias de S4). As subunidades están dispostas na estutura A-B: o compoñente A é activo encimaticamente e está formado pola subunidade S1, mentres que o compoñente B é a porción que se une ao receptor e está constituído polas subunidades S2–S5. As subunidades están codificadas por xenes ptx codificados no gran operón PT que tamén inclúe xenes adicionais que codifican proteínas Ptl. Xuntas, estas proteínas forman o complexo de secreción da PT.
Mecanismo de patoxénese A PT libérase de B. pertussis en forma inactiva. Despois da unión da PT ao receptor da membrana plasmática, é captada nun endosoma, despois do cal sofre transporte retrógrado á rede trans-Golgi e ao retículo endoplasmático. En certo momento durante este transporte, a subunidade (ou protómero) A queda activada, quizais por medio da acción do glutatión e o ATP. A PT cataliza a ADP-ribosilación das subunidades αi da proteína G heterotrimérica. Isto impide que as proteínas G interaccionen cos recepores acoplados á proteína G da membrana plasmática, interferindo así coa comunicación intracelular. As subinidades Gi permanecen bloqueadas no seu estado inactivo unido a GDP, e así son incapaces de inhibir a actividade da adenilato ciclase, que leva a un incremento de concentracións celulares de AMPc.
O incremento do AMPc intracelular afecta á sinalización biolóxica normal. A toxina causa varios efectos sistémicos, entre os cales está un aumento da liberación de insulina, causando hipoglicemia. Non se sabe seguro se os efectos da toxina pertussis son os responsables da tose paroxísmica.
Como resultado deste mecanismo único, a PT foi tamén moi usada como ferramenta bioquímica para ADP-ribosilar as proteínas que se unen a GTP no estudo da transdución de sinais. Tamén se converteu nun compoñente esencial de novas vacinas acelulares.
Efectos sobre o sistema inmunitario A PT afecta o sistema inmunitario innato. Inhibe o recrutamento inicial de neutrófilos e macrófagos, e interfire coa produción inicial de quimiocinas e a quimiotaxe de neutrófilos. As quimiocinas son moléculas de sinalización producidas por células infectadas e atraen neutrófilos e macrófagos. A quimiotaxe dos neutrófilos pénsase que se distorsiona ao inhibir os receptores de quimiocinas acoplados á proteína G pola ADP-ribosilación de proteínas Gi.
Debido á distorsión das vías de sinalización, a síntese de quimiocinas vese afectada. Isto impide que a célula infectada as produza e dese xeito inhiba o recrutamento de neutrófilos. En circunstancias normais, os macrófagos alveolares e outras células pulmonares producen unha variedade de quimiocinas. A PT inhibe a transcrición inicial de quimiocina derivada dos queratinocitos, proteína inflamatoria de macrófagos 2 e quimiocina CXC inducida polo LPS. Finalmente, a PT causa linfocitose, unha das manifestacións sistémicas da tose ferina.
A PT, un determinante decisivo da virulencia de B. pertussis, pode cruzar a barreira hematoencefálica incrementando a súa permeabilidade. Como resultado, a PT pode causar graves complicacións neurolóxicas; porén, recentemente atopouse que o uso médico da toxina pertussis pode promover o desenvolvemento de células T reguladoras e impide doenzas autoinmunes do sistema nervioso central, como a esclerose múltiple.
Metabolismo A PT disóciase en dúa partes no retículo endoplasmático (RE): a subunidade A (S1) encimaticamente activa e a subunidade B unida a membrana. As dúas subunidades están separadas por clivaxe proteolítica. A subunidade B sufrirá a degradación dependente de ubiquitina polo proteasoma de 26S. Porén, a subunidade A carece residuos de lisina, que son esenciais para a degradación dependente de ubiquitina. Por tanto, a subunidade A da PT non se metabolizará como a maioría das demais proteínas.
A PT é termoestable e resistente á protease, pero unha vez que as subunidades A e B están separadas, estas propiedades cambian. A subunidade B é termoestable a temperaturas de ata 60 °C, pero é susceptible á degradación proteica. A subunidade A da PT, por outra parte, é menos susceptible á deradación dependente de ubiquitina, pero é inestable á temperatura de 37 °C. Isto facilita o despregamento estrutural da proteína no RE e engana a célula para que transporte a subunidade A ao citosol, onde normalmente as proteínas despregadas son marcadas para a degradación. Así, a conformación despregada estimula a translocación mediada por ERAD da PT A no citosol. Unha vez no citosol, pode unirse ao NAD e formar de novo unha proteína pregada estable. Ao ser termicamente inestable é tamén o talón de Aquiles da subunidade A da PT. Como sempre, hai un equilibrio entre os estados pregados e despregados. Cando a proteína está despregada, é susceptible á degradación polo proteasoma de 20S, que pode degradar só proteínas despregadas.
PT e vacinas Desde a introdución de vacinas para a tose ferina na década de 1940 e 1950, describíronse diferentes cambios xenéticos relacionadas coa toxina pertussis.
Aparición de ptxP3 O ptxP é o xene promotor da toxina pertussis. Hai actualmente unha aparición ben documentada espallada globalmente de cepas ptxP3 que evolucionaron substituíndo as cepas nativas ptxP1, asociadas cun aumento da produción da toxina, e así un incremento da virulencia. Este espallamento documentouse en moitos países, e ás veces pero non sempre está igada ao rexurdir da tose ferina a finais do século XX. Entre os países cun espallamento documentado de ptxP3 están Australia, Dinamarca, Finlandia, Irán, Italia, Xapón, Países Baixos, e Suecia.
Notas
Categoría:Transdución de sinais Categoría:Toxinas Categoría:Familias de proteínas Categoría:Microbioloxía