肺结核分枝杆菌毒素

尽管132年的研究中,没有毒素曾经被发现致命的病原体结核分枝杆菌,每年感染900万人,杀死了超过100万人。

现在,迈克尔Niederweis博士,伯明翰阿拉巴马大学的微生物学教授,和他的同事描述了第一个已知毒素的致病细菌。这toxin-Tuberculosis坏死毒素或tnt,创始成员类的毒素存在于超过600种细菌和真菌,由蛋白质序列相似性。Niederweis发现之前,这些毒素被称为是“未知函数的域4237年。”

与新近发现的毒素包括鼠疫杆菌、细菌病原体引起黑死病被称为黑死病在中世纪的欧洲,和单核细胞增多性李斯特氏菌,其中最致命的、致命的食源性感染和蓝贝尔今年牛奶召回的原因。

结核分枝杆菌是其生存在巨噬细胞,免疫细胞摄取并破坏感染细菌。Niederweis说,新发现的TNT中发挥着关键作用诱导坏死感染巨噬细胞的死亡。因此,TNT使结核分枝杆菌细菌逃避巨噬细胞和传播到其他宿主细胞在一个人感染了肺结核,因此导致结核分枝杆菌的生存和传播的疾病。

“战斗中结核分枝杆菌与人体免疫系统控制的命运被感染的巨噬细胞在确定感染的结果至关重要,”Niederweis TNT的论文中写道。“宿主细胞死亡的控制是至关重要的生存,逃避和结核分枝杆菌的传播。”

这种毒素是如何逃避发现一个多世纪以来?首先,它是生产体外只有在非常小的数量,Niederweis实验室只能探测到它的细胞培养滤液集中1000倍,相当于集中一加仑牛奶约一茶匙的三分之一。第二,内部的毒素是致命的,只有当宿主细胞胞质;如果毒素在血液中或被添加到体外宿主细胞的培养基,它没有效果。第三,毒素没有任何其他已知毒素相似之处。

Niederweis发现TNT而寻找完全不同的东西。他寻找外膜蛋白可以作为外门让营养细菌通过极其不透水,结核分枝杆菌的外膜屏障。Niederweis集团认为他们找到了这样一个孔蛋白的蛋白质,但它有一个不同寻常的房地产市场结束部分的蛋白质断绝了外膜的孔隙形成后,和结束部分有毒物质,在简单的原核细胞像细菌和酵母的更复杂的真核细胞,哺乳动物和鱼。在一篇发表在《美国国家科学院院刊》上Niederweis说,2014年,这一发现“挑战结核分枝杆菌的范式是为数不多的细菌病原体,不会产生毒素。”

当前纸完全建立这个新的范式通过识别TNT-induced坏死细胞死亡机制的功能和结构的水平。喜欢一种光学错觉,第一次看到一个花瓶,然后它似乎是两副面孔凝视对方,Niederweis起初他认为他发现了一个外膜孔蛋白,让营养并进行人工制品。现在他认为蛋白质的孔隙部分细菌autotransporter(类似于在其他细菌),出口TNT蛋白质货物外膜的外面。

tnt的相似基因的DNA序列在600多个其他细菌和真菌物种将使研究这类的毒素可能函数如何在其他病原体,特别是微生物生存依赖诱导坏死或传播。

在一个艰难的寻找TNT的分子功能,博士后Niederweis实验室,发现TNT:必要的辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)。这就解释了为什么它杀死了每一种类型的细胞克隆,因为NAD+细胞的正常代谢所必需的。人员能够克隆TNT基因只有把它旁边的一个诱导启动子,紧紧压制直到诱导转录。TNT酶:NAD+内部细胞和体外。被抗体TNT,TNT和特定的点突变,消除所有的酶活性。

非催化TNT突变体是无法杀死巨噬细胞,显示所需的水解酶活动TNT-induced细胞死亡。

如果TNT生产内结核分枝杆菌,它会杀死细胞。Niederweis和他的同事们发现结核分枝杆菌,类似于细菌病原体酿脓链球菌,产生毒素抗毒素。TNT抗毒素与毒素和块其水解酶活性,从而使其无害的细菌内。研究人员已经命名为抗毒素TNT(IFT)免疫因素。

致病性结核分枝杆菌生长在巨噬细胞吞噬体时,TNT迅速获得访问受感染的巨噬细胞的胞质和:NAD+耗尽,必要的辅助因子。这通过下游信号启动坏死细胞死亡,没有特点。

奇怪的是,文献检索显示,但一个个,热稳定NAD + -glycohydrolase活动结核分枝杆菌细胞提取半个世纪前被描述,以及一个但一个个heat-labile水解酶活性的抑制剂。TNT和界面张力发现的一些生化特征Niederweis实验室匹配但一个个的蛋白质所描述的报告从1960年代。

然而,缺乏现代设备和抗体的今天,和非常低水平的TNT在结核分枝杆菌,阻止那些研究人员发现毒素。