Tossina difterica è costituito da un singolo polipeptide. Proteolisi produce due frammenti (A e B) che sono tenuti insieme da un legame disolfuro. La tossina si lega al dominio EGF-simile di eparina-binding EGF-like growth factor (HB-EGF) attraverso frammento B ed è interiorizzato con HB-EGF per endocitosi mediata da recettori.
Il pH basso verso la fine degli endosomi indurre la formazione di pori da B frammento così come catalizza il rilascio del frammento catalitico A nel citosol. Tossina difterica catalizza la ADP-ribosilazione di e inattiva, il fattore di allungamento EEF-2. In questo modo, agisce per inibire la traduzione durante la sintesi delle proteine eucariotiche. La tossina entra nella cellula ospite ed è idrolizzato da una proteasi tripsina-come per dare un frammento con attività enzimatica.
La tossina trasferisce poi un ADP-ribosio dal NAD + per un residuo diphthamide, una istidina modificata (aminoacido), che si trova all'interno della proteina EF-2. EF-2 è necessario per la traslocazione del tRNA dal sito A al sito P del ribosoma durante la traduzione. L'ADP-ribosilazione è reversibile con la somministrazione di alte concentrazioni di nicotinamide, uno dei prodotti di reazione.
Tossina difterica è prodotta solo da C. diphtheriae quando viene infettato da un batteriofago. Il batteriofago integra un gene in un batterio che causa la tossina da produrre.
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