133-140 Asli Cakar - Hacettepe Ãniversitesi Tıp Fakültesi
133-140 Asli Cakar - Hacettepe Ãniversitesi Tıp Fakültesi
133-140 Asli Cakar - Hacettepe Ãniversitesi Tıp Fakültesi
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
SNARE proteinler ve mikroorganizma iliflkisi<br />
Clostridium toksinlerinin yapısı<br />
Clostridium toksinleri (CNT) 150 kDa ağırlığında tek<br />
bir polipeptid zinciri şeklinde sentez edilir. Bu zincir daha<br />
sonra bakteriyel ve doku proteazları tarafından 50<br />
kDa’luk hafif zincire (LC) ve 100 kDa’luk ağır zincire<br />
(HC) ayrılır. Proteazlar ile kırılma sonrasında oluşan iki<br />
zincir birbirine disülfid bağlarıyla kovalent bağlı kalır.<br />
Bu bağlanma geri dönüşümlüdür ve toksin nöronal sitozole<br />
geçtiğinde birbirinden ayrılır. Toksinin ağır zincir<br />
(HC) bölgesi nöronlarda hücre yüzeyine bağlanarak<br />
hafif zincir (LC) parçasının sitozole girişine neden olur<br />
[27,28]. Metalloproteaz aktivitesine sahip olan bu toksinlerin<br />
aminoasit sekansları düşük homoloji göstermekle<br />
beraber her iki toksinin hafif zincirinde çinkoendopeptidazların<br />
katalitik bölgesinde yer alan ortak<br />
bir motif (His-Glu-x-x-His) bulunmaktadır. Çinko, nörotoksinlerin<br />
hücre içi aktivitesi için gereklidir. Toksin<br />
motifinde bulunan histidin çinko atomuna bağlanır.<br />
Glu234 ise su molekülünün polorizasyonunu gerçekleştirmektedir<br />
[29].<br />
Toksinin sinir hücrelerinde etki göstermesi; membrana<br />
bağlanma, internalizasyon ve proteoliz aktivitesi<br />
basamaklarını içermektedir. Sinir hücre membranlarında<br />
bol miktarda bulunan glinkospingolipid sınıfında<br />
yer alan kompleks gangliyosidler CNT’lerin bilinen reseptörleridir<br />
[30]. Polisialogangliyosidlerin oligosakkarid<br />
kısmı, toksinin ilk bağlanmasında görevlidir. Bu oligosakkaridler<br />
birer anten görevi görerek intersinaptik<br />
sıvıda bulunan toksin molekülünü yakalar. Toksinlerde<br />
bulunan HC bölgesi bu özgül bağlanmadan sorumludur.<br />
Daha sonra her bir toksin kendisi için özgül olan<br />
diğer bir reseptöre bağlanır. Bu çift reseptöre bağlanma,<br />
toksinin bağlanma afinitesi ve özgüllüğünü belirler. Bu<br />
özgül bağlanma TeNT ve BoNT için bundan sonraki hedefin<br />
belirlenmesinde önem taşır. TeNT’nin bağlandığı<br />
özgül reseptörler, toksini vezikül içinde retrograt yolla<br />
motor nöronlara taşırken, BoNT synaptotagmin gibi<br />
transmembran sinaptik vezikül proteinlerine bağlanarak<br />
periferal sinir ucuna doğru ilerler. Toksin endositik<br />
vakuol içinde hücre içine alındıktan sonra etkisini gösterebilmesi<br />
için hafif zincirin sitoplazmaya ulaşması gerekmektedir.<br />
Vezikül içindeki asidik pH nedeniyle toksinde<br />
bulunan translokasyon bölgesi vezikül membranının<br />
hidrofobik yapısına ekspoze olmak amacıyla konformasyonel<br />
değişime uğrar ve bir iyon kanalı oluşturarak<br />
LC’nin sitozole geçişini sağlar. Sitoplazmada toksinin<br />
hafif zincir kısmının ayrılmasıyla hedef SNARE proteinlerin<br />
proteolizi gerçekleşir [31]. Botulinum ve tetanoz<br />
toksinleri nöronal SNARE proteinlerde özgül peptid<br />
bağlarını kırar. BoNT/A ve BoNT/E özgül olarak<br />
SNAP-25, B, D, F ve G serotipleri, tetanoz toksini ise<br />
synaptobrevin üzerine etkilidir. BoNT/C1 ise syntaxin<br />
ve SNAP-25 olmak üzere iki SNARE proteinini substrat<br />
olarak kullanır. Görüldüğü gibi bazı botulinum toksinleri<br />
ile tetanoz toksini aynı protein üzerine etki göstermektedir.<br />
Etki mekanizması aynı iken tetanoz ve botulinum<br />
toksinlerinin etkilerinin farklı olmasının nedeni<br />
etki ettikleri hücrelerin farklı olmasından kaynaklanmaktadır<br />
[32,33].<br />
Toksinlerdeki hafif zincirin aktif bölgeleri son derece<br />
benzer olmasına karşın, LC’nin SNARE proteinleri<br />
kırma bölgeleri seçicilik gösterir. Örneğin; BoNT/A<br />
SNAP-25’te Gln197-Arg198 aminoasitler arasındaki bağı<br />
keserken, BoNT/C1 bir aminoasit sonra bulunan<br />
Arg198-Ala199 arasını keser. Bu seçiciliğin nedeni ne<br />
olabilir? SNARE protein toksinin etrafını sararak enzimle<br />
substratı arasındaki etkileşimin aktif bölge etkileşimiyle<br />
sınırlı kalmamasını sağlamaktadır. Ayrıca, SNAP-<br />
25’in N-terminalinin alfa heliks yapısı ve C-terminalinin<br />
beta-sheet yapısı etkin substrat bağlanma ve kırılma<br />
bölgelerinin oluşmasına neden olmaktadır. Toksin<br />
tarafından kullanılan bu alışılmadık substrat enzim etkileşimi<br />
enzimin konformasyonel olarak kendini düzenleyerek<br />
SNARE proteinindeki hedef bölgeyi kesmesini<br />
sağlar [34].<br />
Enzim seçiciliğinin diğer bir nedeni de hedef proteinde<br />
yüksek düzeyde korunmuş olan motiflerin bulunmasına<br />
bağlıdır. VAMP’da V1 ve V2 olmak üzere iki motif,<br />
SNAP-25’te S1’den S4’e kadar dört motif, syntaxin’de<br />
ise X1 ve X2 olmak üzere iki motif bulunmaktadır<br />
[35].<br />
Botulinum toksinlerinde, toksinin aktivitesini gösterdiği<br />
aktivasyon bölgesi (AS) ve SNARE proteinlerine<br />
bağlanmadan sorumlu B bölgesi bulunmaktadır. Botulinum<br />
toksin serotip A ve serotip E, etkilerini aynı SNARE<br />
protein üzerinde göstermektedir. Diğer çinko proteazların<br />
aksine BoNT SNAP-25’te geniş bir bölgeyi substrat<br />
olarak tanıyabilir. Toksinin AS bölgesinde bulunan, P1,<br />
P2, P3, P4 ve P5 rezidüleri SNAP-25 için kesim bölgelerini<br />
oluşturur. Botulinum toksin serotip A, SNAP-25’in<br />
156-202. aminoasitleri arasındaki dokuz aminoasitten<br />
oluşan bölgeyi keser. Kesim sonrasında SNAP-25’ten kopan<br />
dokuz aminoasitten oluşmuş C-terminal bölgesi<br />
toksinden uzaklaştırılır ve toksin yeni hedefine yönelir.<br />
Botulinum toksin serotip A ile kırılmış SNAP-25’in N-<br />
terminali syntaxin ile heterodimer oluşturabilir ancak<br />
oluşan bu heterodimer fonksiyonel değildir [36,37]. Botulinum<br />
toksin serotip E ise SNAP-25’in C-terminal bölgesinde<br />
26 aminoasitlik bir bölgeyi keserek SNAP-<br />
25’ten ayırır [38].<br />
Botulinum A toksini ile intoksikasyonun iyileşme<br />
süreci 3-12 ay arasında değişirken, bu süreç E toksini ile<br />
Cilt 42 • Say› 3 • 2011<br />
137