揭示病原菌利用Tc毒性复合物将毒性物质注射入靶细胞的精细图

摘 要:

细菌可以利用多种方式将毒性物质转运到靶细胞内。如鼠疫耶尔森氏菌和昆虫病原发光光杆菌利用Tc毒性复合物方式转运到靶细胞。德国科研家获得了细菌将毒性物质“注射”到靶细胞内部的精确图像。通过对Tc复合物进行改造,Tc复合物可将一些具有良好疗效的药物分子特异性的注入到癌细胞或其他细胞,从而大大提高治疗的特异性和敏感性。

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细菌可以利用多种不同的方式将它们的毒性物质转运到靶细胞内。如鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis)和昆虫病原发光光杆菌(Photorhabdus luminescens),他们就利用一种特殊的Tc毒性复合物的方式转运到靶细胞,这种方式尤其少见。

发光光杆菌与线虫共生共存。这种细菌寄生在线虫的肠道中,一旦线虫进入昆虫,细菌立即释放Tc毒性复合物并快速地杀死昆虫。在转向下一个受害者之前,线虫和细菌共同生活在昆虫的尸体中。

此前,人们并不太了解Tc毒性复合物的结构,只是有一个粗略的轮廓。日前,发表在2014任何2月23日《自然》(Nature)杂志上的一篇报道,德国的科研家利用X射线晶体和电子辅助低温显微镜技术,获得了细菌如何将毒性物质“注射”到靶细胞内部的非常精确和详细的图像,其分辨率可以达到单个原子的水平。从图像中甚至可以看到正处于转运通道中的蛋白质。显示了这种毒素复合物如何获得能量并穿透细胞膜进入细胞内部。这些研究成果将来可能在医学临床上用于将药物有选择性的直接“注射”入肿瘤细胞。

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Tc毒性复合物是由三个亚单位组成,包括TcA,TcB和TcC。 TcA在靶细胞膜上形成转运通道,就象注射一样将细菌的毒性物质注入细胞内。但是在这之前,人们并不知道这种毒性物质转运方式所需要的能量来源。

TcA有一条由48个氨基酸组成的肽链,就像松紧带或弹簧一样。如果松紧带或弹簧收缩,就会释放能量推动这一通道通过细胞膜。Tc复合物的这一机制与其他所有已知的,如白喉和炭疽杆菌的成孔转动注射蛋白不同。TcA亚单位还负责将毒性复合物结合到宿主细胞,因此,他能够提供20个受体结合区域。通常是4个结合域结合一个受体,从而增加结合的强度。

这些受体结合结构域可以被轻易地去除或被其它结构域替换。也就是说,通过对Tc复合物进行改造,就可以被靶向到特定的细胞,如癌细胞或其他细胞。一旦他们达到这些细胞中,Tc复合物可将一些具有良好疗效的药物分子特异性的注入到靶细胞中,从而大大提高治疗的特异性和敏感性。

参考文献:

Meusch D, Gatsogiannis C, Efremov RG, et al. Mechanism of Tc toxin action revealed in molecular detail. Nature, 2014; DOI: 10.1038/nature13015

http://www.sciencedaily.com/releases/2014/02/140224124204.htm

    日期:2014年03月20日  分类:病原菌
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