المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الاحياء
عدد المواضيع في هذا القسم 10731 موضوعاً
النبات
الحيوان
الأحياء المجهرية
علم الأمراض
التقانة الإحيائية
التقنية الحياتية النانوية
علم الأجنة
الأحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
المضادات الحيوية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
الشكر قناة موصلة للنعم الإلهية
2025-01-12
أسباب ودوافع الكفران وطرق علاجه
2025-01-12
عواقب كفران النعمة
2025-01-12
معنى كفران النعمة
2025-01-12
دور الإدارة الحكوميـة فـي التنـميـة التكـنولوجـيـة 2
2025-01-12
دور الإدارة الحكوميـة فـي التنـميـة التكـنولوجـيـة 1
2025-01-12

الورود
14-9-2016
Enhancers Contain Bidirectional Elements That Assist Initiation
8-5-2021
الاحتراق(Combustion)
2024-01-04
خروجه(عليه السلام) الى العراق
8-04-2015
طاعة اللّه وتقواه
23-8-2016
Jean Alexandre Eugène Dieudonné
29-10-2017

Actin Polymerization Toxins  
  
2848   11:54 صباحاً   date: 29-11-2015
Author : K. Aktories
Book or Source : In Guidebook to Protein Toxins and Their Use in Cell Biology
Page and Part :


Read More
Date: 11-6-2021 1895
Date: 15-11-2020 1516
Date: 22-12-2015 3725

Actin Polymerization Toxins

 

Several bacteria release toxins that modify actin or proteins controlling its polymerization (1). A group of Clostridia spp. secrete binary toxins, whose most studied member is the C2 toxin released by Cl. botulinum. Botulinum C2 toxin is not neurospecific, as are botulinum neurotoxins, but it affects many nonneuronal cells (2). In the intestinal loop model, it induces an acute inflammatory reaction, characterized by the alteration of endothelia and a large increase in vascular permeability. At the same time, epithelial degeneration, exfoliation, and necrosis are also observed. In cultured cells, C2 causes rounding up, with formation of blebs, followed by cell death.

 Two polypeptide chains, I (55 kDa) and II (100 kDa), are needed for cell intoxication. Chain I catalyzes the ADP-ribosylation of Arg177 of soluble G-actin, a residue located in an area involved in protein-protein contact within the polymerized form, F-actin. The ADP-ribosylated G-actin binds to the barbed end of F-actin and prevents polymerization, whereas depolymerization at the opposite end is unaffected (3). This leads in vitro and in vivo to the disassembly of actin microfilaments, with cell rounding and release of focal adhesion plaques.

 Single-chain enzymes that catalyze the ADP-ribosylation of small G proteins are released by several bacteria (4). They cannot intoxicate cells because they lack the second polypeptide chain, but they are active after cell permeabilization or injection. C3 toxin is released by some strains of Cl. botulinum; it catalyzes the specific ADP-ribosylation of Asn-41 of Rho, a small GTP-binding protein involved in the regulation of actin polymerization. C3 induces the depolarization of F-actin, with rounding up and binucleation of injected cells. A different type of Rho modification is caused by cytotoxic necrotizing factors released by E. coli strains associated with gastroenteritis, urogenital infections, and septicemia (5). These factors cause cell ruffling, stress fiber formation, and multinucleation, by a covalent modification of Rho protein to lock it in its GTP-bound active form (6).

Clostridia spp. involved in the induction of diarrhea, associated with pseudomembraneous colitis, release in the intestine enterotoxins of very large dimensions (7). They are termed large clostridial toxins (LCTs) because of their size, which is in the range of 250 to 308 kDa. They are organized as A-B toxins, which are cleaved proteolytically into two polypeptide chains, A and B (see Toxins). The carboxyl-terminal part includes segments of 20 to 50 residues repeated 14 to 30 times, which are believed to mediate LCT binding to cell surface receptors. Such an organization in the absence of an oligomer of type B gives rise to a multivalent type of cell binding, as in the case of cholera toxin. Binding is followed by internalization of LCTs into coated vesicles and then into endosomes. By an unknown mechanism, the amino-terminal catalytic domain of the LCTs is released from the rest of the molecule and translocates into the cytosol, where it catalyzes the transfer of a sugar residue from the corresponding UDP derivative to an actin polymerization controlling protein (7, 8). All LCTs induce rounding of different cells in culture, but the effects of the various LCT toxins can be differentiated by staining actin filaments: Cl. difficile and Cl. novyi LCTs cause a breakdown of the F-actin microfilaments, whereas Cl. sordellii LCT induces the formation of filopodialike structures on the cell surface, with some membrane blebbing 7. This is related to the different protein(s) targeted by the LCTs. All of them modify a threonine residue of small GTP-binding protein(s) of the Ras superfamily, in such a way that its GTPase activity is unaltered but it can no longer interact with its effector molecule. This provides a further example of the ability of bacterial toxins to “chooseessential cell targets and to modify essential cell functions.

References

1. K. Aktories (1997) In Guidebook to Protein Toxins and Their Use in Cell Biology (R. Rappuoli and C. Montecucco, eds.), Sambrook and Tooze, Oxford University Press, Oxford

2. L. L. Simpson (1989) J. Pharmacol. Exp. Ther. 251, 1223–1228

3. M. Wille, I. Just, A. Wegner, and K. Aktories (1992) J. Biol. Chem. 267, 50–55

4. K. Aktories and A. Wegner (1992) Curr. Top. Microbiol. Immunol. 175, 115–131

5. A. Caprioli et al. (1984) Biochem. Biophys. Res. Commun. 118, 587–593

6. E. Oswald et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91, 3814–3818

7. C. von Eichel-Streiber, P. Boquet, M. Sauerborn, and M. Thelestam (1996) Trends Microbiol. 4375 –382,   .

8. I. Just et al. (1995) Nature 375, 500–503. 




علم الأحياء المجهرية هو العلم الذي يختص بدراسة الأحياء الدقيقة من حيث الحجم والتي لا يمكن مشاهدتها بالعين المجرَّدة. اذ يتعامل مع الأشكال المجهرية من حيث طرق تكاثرها، ووظائف أجزائها ومكوناتها المختلفة، دورها في الطبيعة، والعلاقة المفيدة أو الضارة مع الكائنات الحية - ومنها الإنسان بشكل خاص - كما يدرس استعمالات هذه الكائنات في الصناعة والعلم. وتنقسم هذه الكائنات الدقيقة إلى: بكتيريا وفيروسات وفطريات وطفيليات.



يقوم علم الأحياء الجزيئي بدراسة الأحياء على المستوى الجزيئي، لذلك فهو يتداخل مع كلا من علم الأحياء والكيمياء وبشكل خاص مع علم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة في عدة مناطق وتخصصات. يهتم علم الاحياء الجزيئي بدراسة مختلف العلاقات المتبادلة بين كافة الأنظمة الخلوية وبخاصة العلاقات بين الدنا (DNA) والرنا (RNA) وعملية تصنيع البروتينات إضافة إلى آليات تنظيم هذه العملية وكافة العمليات الحيوية.



علم الوراثة هو أحد فروع علوم الحياة الحديثة الذي يبحث في أسباب التشابه والاختلاف في صفات الأجيال المتعاقبة من الأفراد التي ترتبط فيما بينها بصلة عضوية معينة كما يبحث فيما يؤدي اليه تلك الأسباب من نتائج مع إعطاء تفسير للمسببات ونتائجها. وعلى هذا الأساس فإن دراسة هذا العلم تتطلب الماماً واسعاً وقاعدة راسخة عميقة في شتى مجالات علوم الحياة كعلم الخلية وعلم الهيأة وعلم الأجنة وعلم البيئة والتصنيف والزراعة والطب وعلم البكتريا.