结构生物化学/AB5 毒素
AB5 毒素是几种细菌病原体的关键毒力因子。AB 5 毒素是主要细菌病原体部署的众多毒力因子之一，这些病原体每年共同杀死超过一百万人。AB5 毒素由于 AB5 毒素作用导致的广泛且严重的细菌感染，近年来在疾病发病机制方面引起了人们的关注。
AB5 毒素是一组多肽链，也称为蛋白质复合物，病原菌分泌以帮助接管宿主。蛋白质复合物由六个组分组成；五个“B”亚基（与宿主细胞上的聚糖受体结合）和一个“A”亚基（破坏宿主功能的毒性子部分）。蛋白质复合物的 B 亚基形成一个环，A 亚基附着在环上。通过这样做，蛋白质复合物可以发挥作用；B 亚基附着在细胞上，而 A 亚基则发挥其毒性。
这种毒素很重要，因为它存在于许多常见或重要的病原体中，包括但不限于
- 大肠杆菌的各种形式；热不稳定肠毒素（腹泻）
- 百日咳博德氏菌；百日咳毒素（引起百日咳）
- 痢疾志贺氏菌；志贺毒素（痢疾）
- 霍乱弧菌；霍乱毒素（霍乱）
- 空肠弯曲杆菌；空肠弯曲杆菌肠毒素
对这种毒素的研究很有趣，因为它为研究人员提供了宝贵的见解，了解细菌和细胞是如何运作的。事实上，研究人员正在研究将这种毒素背后的概念纳入不同疾病治疗的方法。
在过去的二十年里，已经绘制了近 30 个 AB5 晶体结构。这些描述已被证明为全毒素的生物学功能和催化活性提供了重要的结构见解。根据序列同源性和催化活性，AB5 毒素已被分为四个不同的家族。虽然这些毒素具有相似的结构方面，但它们在宿主细胞表面受体特异性、催化活性以及细胞内运输方面仍然存在差异。
每年有数百万人死于细菌感染。许多感染是由人类经常接触的细菌释放的 AB5 毒素引起的。例如
大肠杆菌：居住在发展中国家或访问发展中国家的人，容易接触到导致大肠杆菌及其引起症状的风险很高。
霍乱弧菌：世界各地爆发霍乱流行，导致数十人到数千人死亡。
痢疾志贺氏菌：与大肠杆菌类似，痢疾会导致胃肠道问题，有时会导致危及生命的疾病，如全身性后遗症和溶血性尿毒综合征。令人惊讶的是，由痢疾引起的溶血性尿毒综合征在成人中的死亡率高于儿童。
AB5 毒素的 A 亚基是实际对靶细胞进行攻击的部分。亚基本身进一步分解为两个部分，通过形成多肽的二硫键连接在一起。
A1：A 亚基的第一部分是实际包含破坏宿主细胞活动的毒素的部分
A2：A 亚基的第二部分将 A1 部分与 B 亚基连接起来，将所有部分连接在一起，使其作为一个完整的单元发挥作用。
此外，该亚基根据其催化活性及其同源性被分为不同的家族。每个家族都包含相同毒素的不同形式。这些不同形式与同一个家族中的其他形式具有非常相似的氨基酸组成；来自不同家族的毒素在氨基酸组成方面可能有一些相似之处，但百分比明显较低。一些毒素即使来自不同的家族，也利用相似的攻击方法。例如，霍乱和百日咳的毒素都会破坏“G 蛋白信号转导通路”，导致细胞离子转运系统失灵。虽然它们导致相似的失败，但这两种毒素最终会导致不同的症状表现。痢疾产生的 STX 家族毒素通过破坏细胞合成蛋白质的方式攻击细胞。它通过导致这些细胞中 rRNA 的核苷酸序列异常来做到这一点。通过这样做，它通过剥夺细胞合成蛋白质的能力来导致细胞死亡。最后一种 AB5 毒素家族被归类为 SubAB 毒素，因为它们具有类似枯草杆菌蛋白酶的细胞毒素。这种 AB5 毒素家族靶向结合免疫球蛋白蛋白（BiP），并作为一种蛋白酶分解 BiP。这会破坏细胞中的蛋白质折叠过程，因此最终会导致细胞死亡。
该亚基由五个排列成五聚体结构的单体组成。B 亚基的任务是识别宿主细胞并将有毒的 A 亚基运输到细胞中并进入细胞。因此，识别正确的细胞对于毒素来说非常重要。CTX、STX 和 SubAB 家族具有相似的结构，而 PTX 家族的组成不同。然而，每个家族对不同的聚糖细胞受体有反应并寻找它们。它们在 B 亚基每个单体上的结合位点数量也不同；从 SubAB 和 CTX 家族的每个单体上的一个到 STX 家族的每个单体上的三个不等。这些毒素会寻找与细胞表面的不同糖脂和糖蛋白结合，有时甚至会利用血液中存在的抗原作为受体。利用血液作为宿主细胞的毒素可能会识别某些类型的血细胞优于其他类型的血细胞，导致某些血型的人更容易受到霍乱和大肠杆菌的攻击。一个有趣的案例是人类无法合成唾液酸 Neu5Gc。人类仍然产生 Neu5Ac，一种类似的唾液酸；然而，据信人类停止产生 Neu5Gc 作为避免 AB5 毒素感染的一种方法。
AB5 毒素已被用于专门操纵细胞中相关的信号通路。研究 AB5 毒素的 B 亚基帮助科学家更好地理解受体通路，使他们能够观察毒素采取的步骤。AB5 毒素 B 亚基已被用于帮助对抗某些过敏原。从本质上讲，通过仅分离 AB5 毒素的无毒部分，可以以可能有利的方式利用它们。一个例子是 CTX 家族的 B 亚基，它已在小鼠中被用来抑制某些过敏反应。此外，STX 家族的 B 亚基可能为抗肿瘤疫苗提供基础。CTX 家族和 SubAB 家族都可能对细胞的炎症反应产生很大影响；它们具有作为免疫调节剂的潜力。
除了作为免疫调节剂的潜在用途外，AB5 毒素还可以用作治疗多种疾病的治疗剂。AB5 毒素研究在抗癌斗争中非常有希望。这些毒素的 B 亚基可以与许多癌细胞和肿瘤细胞表现出的糖基化位点结合。A 亚基具有通过阻断其蛋白质合成能力来杀死癌细胞的能力。其中一个问题是如何只靶向癌细胞，因为毒素确实表现出靶向正常细胞以及癌细胞的趋势。亚-AB 显示出最大的希望，因为它更喜欢与人类无法合成（但通过饮食吸收）的糖基化物结合。