Choleratoxin

Choleratoxin, Untereinheit A
—
Vorhandene Strukturdaten: s. UniProt
Masse/Länge Primärstruktur	242 = 194+46 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur	α1+α2
Bezeichner
Gen-Name(n)	ctxA (KEGG)
Externe IDs	UniProt: P01555
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	2.4.2.36  Transferase
Reaktionsart	Übertragung eines ADP-Ribosylrests
Substrat	NAD+ + Peptid-Diphtamid
Produkte	Nikotinamid + Peptid-N-ADP-Ribosyldiphtamid

Choleratoxin, Untereinheit B
—
Vorhandene Strukturdaten: s. UniProt
Masse/Länge Primärstruktur	103 Aminosäuren
Bezeichner
Gen-Name(n)	ctxB (KEGG)
Externe IDs	UniProt: P01556

Das Choleratoxin (CTX) ist ein von den Bakterien Vibrio cholerae und Vibrio eltor produziertes Exotoxin, das beim Menschen eine schwere Durchfallerkrankung auslösen kann. Das Enterotoxin ist Auslöser der Cholera.

Wirkungsmechanismus

Das Choleratoxin ist ein hexameres Protein, das aus einer α- und fünf β-Untereinheiten aufgebaut ist. Es durchquert die Plasmamembran und hemmt die GTPase-Aktivität der G_αs-Untereinheit eines heterotrimeren G-Proteins, indem es diese (aus intrazellulärem NAD) ADP-ribosyliert. Dadurch wird die intrinsische GTPase-Aktivität der G_αs-Untereinheit, die GTP zu GDP umsetzt, blockiert – das G-Protein bleibt im aktiven Zustand. Es aktiviert nun permanent die Adenylatcyclase, es kommt zu einem Überschuss des Second Messengers cAMP. Damit wird die Aktivität bestimmter Membrankanäle verändert.

Pathophysiologische Wirkung auf das Darmepithel

Das dauerhaft vermehrte cAMP führt zu verstärktem Einbau des Chloridkanals Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR) in die Membran und dadurch zu erhöhtem Verlust von Cl⁻-Ionen in das Lumen. Zusätzlich kommt es zu einem Na⁺-Verlust durch Hemmung des Na⁺/H⁺-Austauschers (NHE3) und des Na⁺-Kanal (ENaC), der für die Na⁺-Rückresorption ins Epithel zuständig ist. Außerdem geht man davon aus, dass die Tight-Junctions-Durchlässigkeit zwischen den Epithelzellen zunimmt. Als Folge ergeben sich Dehydratisierung und Elektrolytmangel durch Verlust von NaCl und Entzug von H₂O aus dem Epithel, das dem NaCl passiv ins Darmlumen folgt. Es kann zu starken Durchfällen mit Wasserverlusten von bis zu einem Liter pro Stunde kommen, ebenfalls zu massivem Ausstrom von Kalium- und Hydrogencarbonat-Ionen über den Darm

Dies führt insgesamt zum Krankheitsbild der Cholera.

Weblinks

• Das Choleratoxin - Aufbau und Wirkungsweise
• Jennifer McDowall/Interpro: Protein Of The Month: Cholera toxin. (engl.)

Literatur

B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P.Walter: Molecular Biology of the Cell. Fifth edition, reference edition, 2008