Mechanizmus vstupu choleratoxínu do bunky a jeho pôsobenia
**Choleratoxín** je proteín produkovaný baktériou *Vibrio cholerae*, ktorá je extracelulárnym patogénom.

Štruktúra
---------

Pentamér choleratoxínu V, *Vibrio cholerae*
Choleratoxín je bielkovina s hmotnosťou 87 kDa. Skladá sa z podjednotiek, A a B. A podjednotka má enzymatickú aktivitu, B podjednotka sa viaže na receptor na cytoplazmatickej membráne. Pomer podjednotiek je AB5. Päť B podjednotiek vytvára pentamérny kruh, ktorý obklopuje jednu A podjednotku, ktorá je umiestnená v strede kruhu. V intestinálnom trakte sú A podjednotky rozštiepené na A1 a A2 reťazce, pričom ale zostávajú kovalentne prepojené jednou disulfidovou väzbou, až kým nedosiahnu endoplazmatické retikulum.

Vstup do buniek
---------------

Po väzbe na lipidový receptor (gangliozid GM1) dôjde k endocytóze komplexu choleratoxín-receptor, čím sa tento proteín ocitne v endocytotickej vezikule, ktorá splynie s endozómom, ktorý splynie s membránou Golgiho aparátu. Z lúmenu Golgiho aparátu sa choleratoxín dostane retrográdne do endoplazmatického retikula. Tam dochádza pomocou enzými PDI (protein disulfide isomerase) ku:

* redukcii disulfidovej väzby medzi A1 a A2 reťazcom (PDI ako oxidoreduktáza)
* uvoľnenie A1 reťazca z holotoxínu
* „rozbalenie" do nezloženej konformácie (PDI ako chaperón)

V membráne ER sa nachádzajú proteín-translokačné kanály (napr. SEC61), ktoré umožnia presun reťazca A1 z lúmenu ER do cytoplazmy v nezbalenom stave. Po dosiahnutí cytozolu sa A1 reťazec poskladá na zabránenie okamžitej degradácii v proteazóme.

Mechanizmus pôsobenia
---------------------

ADP-ribozylácia G-proteínu
Podjednotka A cestuje k cytoplazmatickej membráne, kde enzymaticky pôsobí na α-podjednotku stimulačného G proteínu (GS), ktorú kovalentne a ireverzibilne modifikuje ADP-ribozyláciou arginínového zvyšku α-podjednotky. Ide o prenos ADP-ribózovej časti z NAD+ za uvoľnenia nikotínamidu. ADP-ribozyláciou mechanizmom SN1 vzniká *N*-glykozidová väzba.

Dôsledkom tejto kovalentnej modifikácie G-proteínu sa zablokuje GTPázová autokatalytická aktivita G proteínu a tak sa G-proteín nemôže vrátiť do neaktívneho stavu. Aktívny G-proteín potom aktivuje adenylátcyklázu, ktorá začne produkovať cAMP, ktorý alostericky aktivuje cAMP-dependentnú proteinkinázu A (PKA), ktorá fosforyluje CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator), čo je chloridový transportér, ktorý pumpuje chloridové anióny z cytozolu do extracelulárneho priestoru po aktivácii kovalentnou modifikáciou – fosforyláciou, za ktorú je zodpovedná PKA. Na aktivitu CFTR je potrebná ešte väzba ATP na nukleotidovú podjednotku. Spolu so sodnými a draselnými katiónmi a chloridovými a hydrogenuhličitanovými aniónmi prechádza do lúmena čreva voda, čo spôsobí prudké ťažké hnačky vedúce v priebehu niekoľkých hodín k smrti.

Biologické vlastnosti
---------------------

Každý proteín v organizme má svoj polčas existencie, podobne aj G-proteíny a aj choleratoxín. Po eradikácii baktérie *V. cholerae* pôsobením antibiotík nedochádza k zaťažovaniu organizmu novými molekulami choleratoxínu. Po uplynutí určitého času dochádza k degradácii choleratoxínu, čo spôsobí, že G-proteíny prestanú byť ADP-ribozylované, postupom času sa degradujú aj takto poškodené G-proteíny a sú nahradené novosyntetizovanými G-proteínmi. Týmto mechanizmom sa človek vylieči z cholery.

Referencie
----------

1. ↑   *Molecular biology of the cell*. New York : Garland Science, 2008. (5th ed.) Dostupné online. ISBN 978-0-8153-4105-5.
2. ↑  KOOLMAN, Jan. *Barevný atlas biochemie*. Praha : Grada, 2012. (1. české vyd.) Dostupné online. ISBN 978-80-247-2977-0.
3. ↑  VOET, Donald. *Voet's principles of biochemistry*. Hoboken, New Jersey : [s.n.], 2016. (Global edition.) Dostupné online. ISBN 978-1-119-45166-2.
4. ↑  ALBERTS, Bruce. *Molecular biology of the cell*. New York, NY : [s.n.], 2015. (Sixth edition.) Dostupné online. ISBN 978-0-8153-4432-2.
5. ↑   *Harperova biochemie*. Praha : H & H, 2002. (Vyd. v Česku 4. V H & H 3.) Dostupné online. ISBN 80-7319-013-3.

|  |  |
| --- | --- |
| Portal | Portál biológiaPortál chémia |