엔테로톡신
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1. 개요
엔테로톡신은 위장관에 작용하여 구토, 설사, 복통을 일으키는 독소이다. 장 점막 세포의 염화물 이온 투과성을 증가시켜 분비성 설사를 유발하며, 황색포도상구균이나 대장균과 같은 미생물에 의해 생성되어 식중독과 여행자 설사의 원인이 된다. 엔테로톡신은 세균성과 바이러스성으로 분류되며, 세균성 엔테로톡신은 MHC 단백질에 결합하는 능력을 가지며, 바이러스성 엔테로톡신 중 로타바이러스의 NSP4는 세포 내 칼슘 농도를 증가시켜 설사를 유발한다.
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| 엔테로톡신 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 정의 | 특정 미생물에서 생성되어 장에 영향을 미치는 독소 |
| 추가 정보 | |
| 관련 질병 | 식중독, 세균성 이질, 콜레라 등 다양한 장 질환과 관련될 수 있음 |
2. 임상적 중요성
엔테로톡신은 위장관에 작용하여 여행자 설사와 식중독을 유발한다.[3] 린나클로타이드는 장독소의 작용 기전을 기반으로 하여 일부 변비를 치료하는 데 사용되는 약물이다.[3]
2. 1. 주요 증상
엔테로톡신은 특히 위장관에 작용하여 구토, 설사, 복통을 일으킨다. 장독소는 장 점막 세포 선단막의 염화물 이온 투과성을 증가시키는데,[3] 이 막의 구멍은 cAMP 또는 세포 내 칼슘 이온 농도가 증가하면 활성화된다. 구멍 형성은 장의 삼투압에 직접적인 영향을 준다. 염화물 투과성이 증가하면 내강(lumen)으로 누출이 발생하고, 이어서 나트륨과 물이 이동한다. 이 때문에 엔테로톡신을 섭취하고 몇 시간 지나지 않아 분비성 설사가 일어난다. 황색포도상구균이나 대장균과 같은 몇몇 미생물은 이러한 효과를 일으키는 데 필요한 엔테로톡신을 가지고 있다.[3]2. 2. 작용 기전
엔테로톡신은 특히 위장관에 작용하여 구토, 설사, 복통을 일으킨다. 장독소는 장 점막 세포의 선단막에 있는 염화물 이온 투과성을 증가시킨다. 이 막의 구멍은 cAMP가 증가하거나 세포 내 칼슘 이온 농도가 증가하면 활성화된다. 구멍 형성은 장의 삼투압에 직접적인 영향을 준다. 염화물 투과성이 증가하면 내강으로 누출이 발생하고, 이어서 나트륨과 물이 이동한다. 이 때문에 엔테로톡신을 섭취하고 몇 시간 지나지 않아 분비성 설사가 일어난다. 황색포도상구균이나 대장균과 같은 몇몇 미생물은 이러한 효과를 일으키는 데 필요한 엔테로톡신을 가지고 있다.[3]린나클로타이드는 일부 변비를 치료하는 데 사용되는 약물로, 장독소의 작용 기전을 기반으로 한다.[3]
3. 엔테로톡신의 분류와 구조
황색포도상구균과 화농성 연쇄상구균에 의해 생성되는 포도상구균성 엔테로톡신과 연쇄상구균의 발열성 외독소는 생물학적, 구조적으로 연관된 독소군이다.[19][20] 이 독소들은 숙주 세포의 MHC 단백질에 결합하는 능력을 가진다. 이 계열의 더 먼 친척뻘 되는 황색포도상구균 독성 쇼크 증후군 독소는 그룹 및 염기 서열 유사성이 낮다.
이러한 독소들은 모두 분자 중간에 긴 알파 나선이 있고, N-말단 도메인에 "올리고사카라이드/올리고뉴클레오타이드 접힘"으로 알려진 특징적인 베타 배럴과 C-말단 도메인에 베타-잡 단백질 모티프를 갖는 유사한 2-도메인 단백질 접힘 (N 및 C-말단 도메인)을 공유한다. 포도상구균 엔테로톡신 B가 그 예시이다. 각 초항원은 MHC 클래스 II 분자 또는 T 세포 수용체와 단백질-단백질 상호 작용할 때 약간 다른 결합 방식을 갖는다.[9]
베타-잡 도메인은 SCOP 데이터베이스에 의해 확인된 면역글로불린 결합 도메인, 유비퀴틴, 2Fe-2 S 페레독신 및 번역 진핵 개시 인자 3에 존재하는 베타-잡 염기 서열 모티프와 일부 이차 구조 유사성을 갖는다.
3. 1. 세균성 엔테로톡신
세균성 엔테로톡신은 일부 세균이 생산하는 독소로, 식중독 등을 유발할 수 있다. 대표적인 세균과 관련 독소는 다음과 같다:- ''클로스트리디오이데스 디피실''
- ''웰치균'' (클로스트리디움 장독소)[10]
- ''콜레라균'' (콜레라 독소)[11]
- ''황색포도상구균'' (포도상구균 엔테로톡신 B)[12]
- ''예르시니아 엔테로콜리티카''
- ''이질균'' (시가 독소)[11]
황색포도상구균은 포도상구균 식중독을, 세레우스균은 ''세레우스 바실루스'' 설사병을 유발할 수 있다. 포도상구균 장독소와 연쇄상구균 외독소는 생물학적 및 구조적으로 관련된 발열성 초항원 계열을 구성한다.[4] 지금까지 주로 황색포도상구균에 의해 생성되는 25개의 포도상구균 장독소(SEA – SEZ)가 확인되었으며,[5] 황색포도상구균 외 다른 포도상구균도 장독소를 생성하여 포도상구균 식중독에 기여할 수 있다는 제안이 있다.[6] 연쇄상구균 외독소는 ''화농성 연쇄상구균''에 의해 생성된다.[7][8]
3. 1. 1. 구조적 특징
황색포도상구균과 화농성 연쇄상구균에 의해 생성되는 포도상구균성 엔테로톡신과 연쇄상구균의 발열성 외독소는 생물학적, 구조적으로 연관된 독소군이다.[19][20] 이 독소들은 숙주 세포의 MHC 단백질에 결합하는 능력을 가진다. 이 독소군과 먼 친척 관계인 황색포도상구균 독성 쇼크 증후군 독소는 그룹 및 염기서열 유사성이 낮다.이러한 종류의 독소들은 모두 분자 내에 유사한 두 개의 도메인 접합(N-말단 도메인과 C-말단 도메인)을 가지며, 긴 알파 나선 구조를 가진다. N-말단 도메인에는 "올리고당/올리고핵산염 접합"이라고 불리는 특징적인 베타 배럴 구조가 있고, C-말단 도메인에는 베타-손잡이 방향 단백질 모티프가 있다. 포도상구균 엔테로톡신 타입 B가 그 예시이다. 각각의 초항원은 MHC 클래스 II 분자 또는 T 세포 수용체와 반응할 때 약간씩 다른 결합 방식을 가진다.[21]
베타-손잡이방향 도메인은 SCOP 데이터베이스에서 확인된 바와 같이 면역글로불린 결합 도메인, 유비퀴틴, 2Fe-2 S 페레독신, 번역개시인자 3 등에 있는 베타-손잡이 방향 모티프와 구조적 유사성을 보인다.
3. 2. 바이러스성 엔테로톡신
로타바이러스 (NSP4)는 레오바이러스과(Reoviridae), 칼리시바이러스과(Caliciviridae), 아스트로바이러스과(Astroviridae)에 속하는 바이러스들과 함께 전 세계 위장 질환의 상당 부분을 차지한다. 로타바이러스는 바이러스 병인에 역할을 하는 장독소인 '''NSP4'''를 포함하는 것으로 밝혀졌다.[13] NSP4는 바이러스 입자 생애 주기의 세포 내 단계에서 만들어지는 단백질로, 세포 내 바이러스 입자 성숙에 주요한 기능을 한다.[13]A군 로타바이러스의 NSP4를 정제(4개 대립 유전자 검사)하고 농축하여 생쥐 모델에 주입한 결과, 로타바이러스 감염에 의해 유발되는 설사 질환이 시작되었다.[14] NSP4는 세포 내 칼슘 농도를 증가시키고, 그 결과 세포로부터 염화물 분비를 증가시키는 신호 전달 경로를 활성화한다.[15] 장을 덮고 있는 융모로부터의 이온 분비는 정상적인 삼투압을 변화시키고 물의 흡수를 방해하여 결국 설사를 유발한다.
참조
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three/000035767
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