Độc Tố Botulinum: Một Tuyệt Tác Trong Thiết Kế Protein

Annual Review of Biochemistry - Tập 79 Số 1 - Trang 591-617 - 2010
M Montal1
1Section of Neurobiology, Division of Biological Sciences, University of California San Diego, La Jolla, California 92093-0366

Tóm tắt

Neurotoxin botulinum (BoNT), tác nhân gây ra bệnh ngộ độc botulism, được công nhận là loại protein độc nhất được biết đến. Các protease BoNT làm tê liệt việc xuất bào của bào túi synap bằng cách cắt đứt các cơ chất SNARE (soluble NSF attachment protein receptor) trong té bào chất. BoNT là một cấu trúc nano phức tạp: enzym N-terminal Zn2+-metalloprotease, là loại cắt đứt SNAREs; một kênh protein dẫn truyền hình xoắn ở trung tâm, trợ lý cho quá trình chuyển protease qua endosome; và một mô-đun gắn kết thụ thể ở cuối C, bao gồm hai miền phụ xác định tính đặc hiệu mục tiêu qua việc gắn kết với ganglioside và thụ thể protein trên bề mặt tế bào và kích hoạt hiện tượng endocytosis. Đối với BoNT, sự phức tạp về chức năng xuất phát từ thiết kế dạng module của nó và sự phối hợp chặt chẽ giữa các tiểu phần—một sự hợp tác với những hệ quả vượt xa tổng thể hành động của từng phần riêng lẻ. BoNT khai thác thiết kế này tại mỗi bước trong quá trình ngộ độc, qua đó đạt được mức độ độc quyền. Bài viết này tóm tắt kiến thức hiện tại về cấu trúc của các module riêng lẻ và trình bày những cái nhìn sâu sắc vào cơ chế protein này phát triển đến mức độ tinh vi như vậy. Nắm bắt nguyên lý thiết kế cơ bản làm nền tảng cho chức năng của protein dạng module động như vậy vẫn là một nhiệm vụ đầy thử thách.

Từ khóa

#neurotoxin botulinum #BoNT #protease #SNARE #độc tố #thiết kế protein #tính phức tạp chức năng #độ độc hại #cấu trúc module

Tài liệu tham khảo

10.1007/978-3-540-74805-2_6

10.1006/jmbi.1999.2945

10.1016/j.jmb.2006.07.040

10.1128/JB.01180-06

10.1001/jama.285.8.1059

10.1016/S0021-9258(19)85105-0

10.1038/2338

10.1038/78005

10.1016/j.jmb.2008.12.027

10.1074/jbc.M707917200

10.1146/annurev.pharmtox.44.101802.121554

10.1126/science.1123654

10.1016/j.febslet.2006.02.074

10.1074/jbc.M403945200

10.1016/0304-3940(96)12557-X

10.1091/mbc.e08-07-0765

10.1021/bi9002138

10.1083/jcb.200305098

10.1016/S0021-9258(17)34087-5

10.1016/0014-5793(95)01471-3

Simpson LL, 1983, J. Pharmacol. Exp. Ther., 225, 546

10.1124/jpet.106.108829

10.1042/bj2590047

10.1016/j.bbrc.2004.04.140

Finkelstein A, 1990, J. Physiol., 84, 188

10.1126/science.1161748

10.1038/26412

10.1016/S0092-8674(00)81404-X

10.1016/j.cell.2006.10.030

Simpson LL, 1994, J. Pharmacol. Exp. Ther., 269, 256

10.1074/jbc.M802557200

10.1021/bi992729u

10.1038/nsb879

10.1007/BF03033926

10.1074/jbc.M703619200

10.1073/pnas.0700046104

10.1371/journal.ppat.1000245

10.1073/pnas.0812839106

10.1111/j.1471-4159.1971.tb03750.x

10.1006/mpat.1998.0214

10.1074/jbc.M205258200

10.1016/0006-8993(84)91136-3

10.1242/jcs.112.16.2715

10.1016/j.micpath.2006.10.006

10.1371/journal.ppat.1000129

10.1016/j.bbrc.2005.02.123

10.1038/nature05387

10.1046/j.1365-2958.2003.03872.x

10.1074/jbc.M507596200

10.1016/j.micpath.2007.12.003

10.1111/j.1432-1033.1986.tb09413.x

10.1111/j.1432-1033.1986.tb09412.x

10.1016/0968-0004(86)90282-3

Simpson LL, 1980, J. Pharmacol. Exp. Ther., 212, 16

10.1146/annurev.biochem.77.062005.101135

10.1111/j.1471-4159.2009.06093.x

10.1038/nature05411

10.1073/pnas.0609713104

10.1038/nrm1589

10.1016/j.febslet.2009.06.046

10.1016/j.bbrc.2009.01.037

10.1016/j.cell.2009.01.032

10.1016/S0092-8674(03)00480-X

10.1038/298669a0

10.1016/j.bbrc.2009.02.003

10.1111/j.1471-4159.2004.02844.x

10.1016/j.jmb.2005.11.030

10.1085/jgp.200810170

10.1074/jbc.M305849200

10.1021/bi0354278

10.1126/science.284.5416.955

10.1016/S0021-9258(19)36861-9

10.1023/A:1022572332150

10.1002/jcb.22205

10.1371/journal.ppat.0030113

10.1083/jcb.200210028

10.1074/jbc.M303980200

10.1073/pnas.0710100105

10.1126/science.1166500

10.1126/science.1166505

10.1091/mbc.E07-07-0662

10.1126/science.1167983

83. Jankovic J, Albanese A, Atassi MZ, Dolly JO, Hallett M, Mayer NH, eds. 2009. Botulinum toxin: Therapeutic Clinical Practice and Science. Philadelphia, PA: Saunders, Elsevier. 493 pp.

10.1074/jbc.M209821200

10.1046/j.1471-4159.1999.0720327.x

10.1016/S0014-5793(98)01012-6

10.1038/sj.embor.7400278

10.1074/jbc.M010992200

10.1074/jbc.M310879200

10.1073/pnas.0400229101

10.1021/bi0356698

10.1074/jbc.M710442200

10.1074/jbc.271.31.18322

10.1038/nature07961

10.1038/nrm1569

10.1016/j.cell.2008.02.042

10.1016/j.molcel.2008.12.013

10.1016/j.molcel.2008.07.002

10.1126/science.1141448

10.1038/nature07661

10.1038/365160a0

10.1017/S0033583505004051

10.1038/359832a0

10.1093/emboj/19.6.1279

10.1073/pnas.95.26.15781

10.1021/bi980542h

10.1038/nature08156

10.1146/annurev.biochem.77.070306.103621

10.1002/j.1460-2075.1994.tb06834.x

10.1021/bi0510072

10.1021/bi036278w

10.1021/bi052518r

10.1021/bi0505924

10.1021/bi050262j

10.1038/nature03123

10.1016/j.toxicon.2005.02.032

10.1021/bi701162d

10.1073/pnas.0400584101

10.1038/77997

10.1038/nsmb0709-795

10.1021/bi00255a017

10.1007/BF01886909

10.1016/S0014-5793(98)01041-2

10.1038/372415a0

10.1074/jbc.272.44.28036

10.1074/jbc.272.44.28036

10.1074/jbc.273.51.34214

10.1074/jbc.M611211200

10.1074/jbc.M701922200

10.1021/bi0157969

10.1021/bi060786z

10.1074/jbc.M800611200

10.1038/nsmb.1626

10.1021/bi0477642

10.1023/A:1010952025677

10.1021/bi00032a026

10.1016/j.febslet.2005.06.083

10.1074/jbc.274.22.15615

10.1038/nature07451

10.1038/nature07353

10.1038/nature08026

10.1016/0304-3940(91)90210-K

Simon HA, 1962, Proc. Am. Philos. Soc., 106, 467

10.1523/JNEUROSCI.5490-08.2009

10.1002/mds.20008

10.1128/IAI.68.5.2587-2593.2000

10.1073/pnas.0903111106

10.1038/nbt1269

10.1107/S0907444901013531

Shi YL, 2004, Acta Pharmacol. Sin., 25, 839

10.1073/pnas.0611213104

10.1126/science.1168243

10.1021/bi8001067

10.1021/cb600179d

10.1016/j.chembiol.2007.03.014

10.1128/AAC.00141-09

10.1016/j.str.2008.07.011

10.1371/journal.ppat.1000165

Thông tin
Thông tin xuất bản

Annual Review of Biochemistry

Tập 79 Số 1

591-617

Thông tin tác giả