スピロフォルム菌のイオタ毒素様毒素

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スピロフォルム菌のイオタ毒素様毒素

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/21 01:54 UTC 版)

「二成分毒素」の記事における「スピロフォルム菌のイオタ毒素様毒素」の解説

スピロフォルム菌(clostridium spiroforme)はヒトに対しての病原性の報告はないが、ウサギや齧歯類の実験動物に腸性中毒症を引き起こすことが知られている。腸性中毒症のウサギから単離したスピロフェルム菌はウェルシュ菌のイオタ毒素に対する抗血清で作用が中和されるイオタ毒素様毒を賛成する。この毒素はイオタ毒素のイオタa成分(Ia)とイオタb成分(Ib)と同様の二成分毒素でADPリボシル化活性を示す成分Saと結合に関与する成分Sbから成る。イオタ毒素様毒素を産出するスピロフォルム菌自体は健康なヒトの糞便中や健康なニワトリや健康なウサギの腸管内からも得られる。そのためスピロフォルム菌の病原性イオタ毒素様毒素の関係性は示唆されているが、その因果関係は証明されていない。 スピロフォルム菌のイオタ毒素様毒素の遺伝子はウェルシュ菌のイオタ毒素遺伝子がプラスミドDNAに存在するのに対して核DNAから単離された。Sa遺伝子、Sb遺伝子の順に並び同じ方向で転写され、両遺伝子の間に存在する41塩基の非コード配列で分けられる。Saは459残基（分子量52,523）で発現されN末側の44残基のシグナルペプチドが外れ、415残基の分子量47,429として産出される。Sbは菌体内で879残基で発現され、N末側の44残基のシグナルペプチドが外れ菌体外に遊離する。N末側171残基がプロペプチドでトリプシンなどのタンパク分解酵素で切断され663残基のアミノ酸から成る分子量73,986の成熟Sbとなることが知られている。Saは同じ二成分毒素の酵素成分であるイオタ毒素のIaやディフィシル菌のCDTaとアミノ酸配列で約80%の相同性がある。さらにSbは結合成分であるイオタ毒素のIbやディフィシル菌のCDTbとアミノ酸配列で約78%の相同性がある。一方でIa、Sa、CDTaはボツリヌス菌の酵素成分C2Ⅰとはアミノ酸配列において10%しか相同性を示さない。この事実は、Sa、Ia、CDTaとC2Ⅰが免疫学的に交差反応をしないことによく一致し、したがって二成分毒素でもSaはIaとCDTaとは同じファミリーの毒素であるがC2毒素のC2Ⅰとは異なるファミリーの毒素である。さらにSbはIbと同様に炭疽菌防御抗原(PA)と33.9%の相同性を示し、同様の機能を有することが推察される。Iaの構造と機能からNAD結合cavityはβストランドとαヘリックスで構成され、3個の触媒活性に重要なアミノ酸残基（Arg-295、Glu-378、Glu-380）が存在している。Iaの活性部位の構造はコレラ毒素や百日咳毒素のようなほかのADPリボシル化毒素と類似している。この配列はSa、CDTa、C2Ⅰで保存されている。SaではArg-294、Glu-377、Glu-379がこれに相当する。 イオタ毒素様毒素は致死活性、モルモット皮膚壊死活性、細胞円形化活性などを有するが、いずれの活性もSaとSbの両者の共存下でのみ認められ、SaまたはSb単独では活性が認められない。マウス致死活性はマウスにSaまたはSbをそれぞれ100ng以上混和し、腹腔内投与した場合に認められる。本毒素の細胞毒性は他の二成分毒素のADPリボシル化毒素と同様に結合成分のSbが標的細胞のレセプターに結合し、これにADPリボシル化活性を有するSaが細胞内にエンドサイトーシスの機序で侵入する。 細胞内に侵入したSaは標的分子であるモノマーGアクチンをADPリボシル化し、その結果アクチンの重合が阻害され、マイクロフィラメントネットワークが壊され、細胞の円形化が起こる。二成分毒素のうちADPリボシル化毒素ファミリーの酵素成分と結合成分を交互に組み合わせて細胞毒性を検討すると、イオタ毒素、イオタ毒素様毒素、CDTはお互いの酵素成分と結合成分を置換した場合、いずれの組み合わせでも活性が発現するが、C2毒素との組み合わせではいずれの場合も全く活性を示さない。またC2毒素感受性細胞に対してイオタ毒素、イオタ毒素様毒素は感受性を示さず、細胞表面のレセプターが異なると考えられる。さらにイオタ毒素、イオタ毒素様毒素、CDTは互いに免疫学的に交叉反応を示し、SbとIbは炭疽菌の二成分毒素の成分である防御抗原(PA)とも交叉反応を示す。したがってSbはPAと類似した構造を有すると考えられ、SbとPAと同様の機能を有していることが示唆されている。一方、C2毒素とはいずれの毒素も交叉反応を示さない。