盡管132年的研究中,沒有毒素曾經被發現致命的病原體結核分枝桿菌,每年感染900萬人,殺死了超過100萬人。

現在,邁克爾Niederweis博士,伯明翰阿拉巴馬大學的微生物學教授,和他的同事描述了第一個已知毒素的致病細菌。這toxin-Tuberculosis壞死毒素或tnt,創始成員類的毒素存在于超過600種細菌和真菌,由蛋白質序列相似性。Niederweis發現之前,這些毒素被稱為是“未知函數的域4237年。”

與新近發現的毒素包括鼠疫桿菌、細菌病原體引起黑死病被稱為黑死病在中世紀的歐洲,和單核細胞增多性李斯特氏菌,其中最致命的、致命的食源性感染和藍貝爾今年牛奶召回的原因。

結核分枝桿菌是其生存在巨噬細胞,免疫細胞攝取并破壞感染細菌。Niederweis說,新發現的TNT中發揮著關鍵作用誘導壞死感染巨噬細胞的死亡。因此,TNT使結核分枝桿菌細菌逃避巨噬細胞和傳播到其他宿主細胞在一個人感染了肺結核,因此導致結核分枝桿菌的生存和傳播的疾病。

“戰斗中結核分枝桿菌與人體免疫系統控制的命運被感染的巨噬細胞在確定感染的結果至關重要,”Niederweis TNT的論文中寫道。“宿主細胞死亡的控制是至關重要的生存,逃避和結核分枝桿菌的傳播。”

這種毒素是如何逃避發現一個多世紀以來?首先,它是生產體外只有在非常小的數量,Niederweis實驗室只能探測到它的細胞培養濾液集中1000倍,相當于集中一加侖牛奶約一茶匙的三分之一。第二,內部的毒素是致命的,只有當宿主細胞胞質;如果毒素在血液中或被添加到體外宿主細胞的培養基,它沒有效果。第三,毒素沒有任何其他已知毒素相似之處。

Niederweis發現TNT而尋找完全不同的東西。他尋找外膜蛋白可以作為外門讓營養細菌通過極其不透水,結核分枝桿菌的外膜屏障。Niederweis集團認為他們找到了這樣一個孔蛋白的蛋白質,但它有一個不同尋常的房地產市場結束部分的蛋白質斷絕了外膜的孔隙形成后,和結束部分有毒物質,在簡單的原核細胞像細菌和酵母的更復雜的真核細胞,哺乳動物和魚。在一篇發表在《美國國家科學院院刊》上Niederweis說,2014年,這一發現“挑戰結核分枝桿菌的范式是為數不多的細菌病原體,不會產生毒素。”

當前紙完全建立這個新的范式通過識別TNT-induced壞死細胞死亡機制的功能和結構的水平。喜歡一種光學錯覺,第一次看到一個花瓶,然后它似乎是兩副面孔凝視對方,Niederweis起初他認為他發現了一個外膜孔蛋白,讓營養并進行人工制品。現在他認為蛋白質的孔隙部分細菌autotransporter(類似于在其他細菌),出口TNT蛋白質貨物外膜的外面。

tnt的相似基因的DNA序列在600多個其他細菌和真菌物種將使研究這類的毒素可能函數如何在其他病原體,特別是微生物生存依賴誘導壞死或傳播。

在一個艱難的尋找TNT的分子功能,博士后Niederweis實驗室,發現TNT:必要的輔酶煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)。這就解釋了為什么它殺死了每一種類型的細胞克隆,因為NAD+細胞的正常代謝所必需的。人員能夠克隆TNT基因只有把它旁邊的一個誘導啟動子,緊緊壓制直到誘導轉錄。TNT酶:NAD+內部細胞和體外。被抗體TNT,TNT和特定的點突變,消除所有的酶活性。

非催化TNT突變體是無法殺死巨噬細胞,顯示所需的水解酶活動TNT-induced細胞死亡。

如果TNT生產內結核分枝桿菌,它會殺死細胞。Niederweis和他的同事們發現結核分枝桿菌,類似于細菌病原體釀膿鏈球菌,產生毒素抗毒素。TNT抗毒素與毒素和塊其水解酶活性,從而使其無害的細菌內。研究人員已經命名為抗毒素TNT(IFT)免疫因素。

致病性結核分枝桿菌生長在巨噬細胞吞噬體時,TNT迅速獲得訪問受感染的巨噬細胞的胞質和:NAD+耗盡,必要的輔助因子。這通過下游信號啟動壞死細胞死亡,沒有特點。

奇怪的是,文獻檢索顯示,但一個個,熱穩定NAD + -glycohydrolase活動結核分枝桿菌細胞提取半個世紀前被描述,以及一個但一個個heat-labile水解酶活性的抑制劑。TNT和界面張力發現的一些生化特征Niederweis實驗室匹配但一個個的蛋白質所描述的報告從1960年代。

然而,缺乏現代設備和抗體的今天,和非常低水平的TNT在結核分枝桿菌,阻止那些研究人員發現毒素。