膜孔形成毒素
2成分毒素には様々な種類の毒素が存在する。2成分毒素という言葉は、2つの毒素部分が存在し、その両方が毒性活性に必要なものである。いくつかのß-PFTは2成分毒素である。
Toxin_10ファミリータンパク質の大多数は、Toxin_10または他の構造ファミリーのタンパク質と組み合わせて2成分毒素となる。Bacillus thuringiensis由来のCry23/Cry37毒素などの商業上利用されるβシート毒素も2成分毒素である。
β-PFTの水溶性モノマーと膜結合プロトマーはオリゴマー形成の際、コレステロール依存性細胞溶解素(Cholesterol-dependent cytolysin: CDC)と同じように、まず最初に細胞表面上に(ある場合にはレセプター媒介様式で)会合してプレポア状態となる。これに続いて、膜貫通部が形成されて膜に挿入される大規模な構造変化が起こる。膜に挿入される部分は頭部と呼ばれ、通常、無極性で疎水性であり、挿入がエネルギー的に有利となるようにする。と言うのも、細胞膜の基本構造は脂質二重層によって形成されており、細胞膜の内側と外側の表面は親水性であるのに対して、細胞膜の内部は疎水性であるため、細胞膜を貫通する部分については疎水性の方がなじみやすいためである。
膜孔が形成されると、細胞の流入・流出の可能・不可能の厳密な調節が妨げられる。細胞内のイオンや、アミノ酸やヌクレオチドなどの低分子は流出し、周囲の組織から水分子が流入するようになる。細胞内の重要な低分子の損失は、タンパク質合成および他の重要な細胞反応を妨げる。イオン、特にカルシウムイオンの喪失は、細胞シグナル伝達経路を擬似的に活性化または不活性化させる可能性がある。無制御な水分子の細胞への流入は、細胞を制御不能に膨潤させ、blebbingを引き起こし得る。blebbingでは、細胞膜の大部分が歪み内圧で崩壊し、最終的に細胞は破裂する。
いくつかの2成分毒素は酵素成分(A成分)と、膜への相互作用および酵素成分の細胞への侵入に関与する成分(B成分)とで構成されている。B成分の一部は、βシート豊富な構造ドメインを有している。酵素的2成分毒素には、炭疽菌の致死毒素や浮腫毒素(炭疽毒素)、ウェルシュ菌ι毒素、クロストリジウム・ディフィシル(Clostridium difficile)細胞毒性毒素などの2成分毒素の以下に例を示す。
B成分は、β‐PFTのようなホモオリゴマー膜孔を形成することによって、酵素成分の標的細胞への侵入を促す。A成分は侵入後、以下の方法で宿主細胞機能を阻害する。