Porenbildendes Toxin
Ein porenbildendes Toxin (englisch pore-forming toxin, PFT) ist ein Protein, das eine Pore in bestimmten Biomembranen bildet und als Toxin wirkt.
Eigenschaften
BearbeitenPorenbildende Toxine sind Exotoxine, die meistens von pathogenen Bakterien hergestellt werden, z. B. Clostridium septicum und Staphylococcus aureus. Die toxische Wirkung wird durch die zytotoxische Wirkung auf Säugerzellen vermittelt, da die Zellmembranen von Zellen durch die Poren perforiert werden, woraufhin das Zytosol ausläuft, die Homöostase der Zelle nicht mehr aufrechterhalten werden kann und die Nekrose und Apoptose erfolgt. Durch den entstandenen Schaden für den Wirt werden die meisten porenbildenden Toxine zu den Virulenzfaktoren gezählt. Porenbildende Toxine dienen Bakterien zur Erhöhung ihres Nahrungsangebots, zur Veränderung der Umgebungsbedingungen und teilweise zur Vermeidung einer Immunreaktion durch Zerstörung von Immunzellen. Teilweise werden porenbildende Toxine von Bakterien zur Bekämpfung anderer Bakterienarten hergestellt, z. B. die kanalbildenden Subtypen der Colicine und möglicherweise auch Nisin.[1] Im Gegensatz zu porenbildenden Toxinen sind Bakteriocine oder die nichtribosomalen Peptide wie z. B. Polymyxine oder Iturine zwar destabilisierend für Biomembranen, aber meistens zu klein zur Ausbildung eines Ionenkanals.[2]
Neben den bakteriellen porenbildenden Toxinen werden porenbildende Proteine auch von Eukaryoten zur Abwehr bakterieller Infektionen gebildet, z. B. Defensin und Sarcotoxin. Andere dienen in giftigen Eukaryoten als Toxin, z. B. Melittin im Bienengift. Eukaryotische MACPF-ähnliche Proteine kommen beim Perforin und dem C9 des Komplementsystems als Teil der Immunabwehr vor.[3] Die porenbildenden Toxine mit antimikrobieller Wirkung gehören zu den antimikrobiellen Peptiden.
Typen
BearbeitenBakterielle porenbildende Toxine werden in verschiedene Gruppen eingeteilt, die sich hinsichtlich des Aufbaus und des Wirkmechanismus unterscheiden:[4]
α -porenbildende Toxine, z. B. Cytolysin Aβ -porenbildende Toxine, z. B.α -Hämolysin, PV-Leukozidin.- Cholesterolabhängige Zytolysine, z. B. Pneumolysin
- Kleine porenbildende Toxine, z. B. Gramicidin A.
Weitere membranschädigende Toxine ohne Porenbildung sind zugleich AB-Toxine (z. B. Anthraxtoxin).
α -porenbildende Toxine
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β -porenbildende Toxine
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Die Bindung der Monomere aneinander und die Einfügung in die Membran erfolgt ähnlich wie bei den Zytolysinen durch Zusammenlagerung peripher an der Membran, gefolgt von einer Änderung der Proteinfaltung und der Einfügung des Stamms in die Membran anhand hydrophober Aminosäuren am Ende des Stammes.[4]
Manche
Cholesterol-abhängige Zytolysine
BearbeitenCholesterol-abhängige Zytolysine (auch Thiol-aktivierte Zytolysine, englisch cholesterol-dependent cytolysin, CDC) sind z. B. Pneumolysin aus Streptococcus pneumoniae, Perfringolysin O aus C. perfringens, Listeriolysin O aus Listeria monocytogenes, Ivanolysin aus Listeria ivanovii, Seeligeriolysin aus Listeria seeligeri, Hämolysin aus Bacillus cereus,[16] Alveolysin aus Bacillus alvei, Streptolysin O aus Streptococcus pyogenes oder Tetanolysin aus Clostridium tetani. Sie bilden Poren von bis zu 260 Å (26 nm) Durchmesser, bestehend aus zwischen 30 und 44 Monomeren.[17] Die Multimerisierung erfolgt peripher an der Zellmembran, woraufhin sich eine
Kleine porenbildende Toxine
BearbeitenGramicidine sind nicht-ribosomal erzeugte kurze Proteine von etwa zehn bis fünfzehn Aminosäuren (D- und L-Aminosäuren), die ebenfalls Poren in Biomembranen bilden können.
Literatur
Bearbeiten- F. Gisou van der Goot, Pore-forming toxins, Springer, 2001, ISBN 3-540-41386-3.
- A deadly toxin with a romantic name: Panton-Valentine Leukocidin complex. PDBe Quips
Weblinks
BearbeitenEinzelnachweise
Bearbeiten- ↑ E. Breukink, B. de Kruijff: The lantibiotic nisin, a special case or not? In: Biochimica et Biophysica Acta. Band 1462, Nummer 1–2, Dezember 1999, ISSN 0006-3002, S. 223–234, PMID 10590310.
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