Novo mecanismo para formação de poros!

Embora existam abordagens terapêuticas para direcionar as grandes toxinas, não há nada aprovado pelo FDA para bloquear a toxicidade do CDT. Assim, é necessário um entendimento de como o CDT funciona, para que possamos bloquear a toxicidade que ele oferece às células hospedeiras. Como a toxicidade do CDT é irreversível, quando o componente de toxina CDTA entra na célula hospedeira, as estratégias terapêuticas mais promissoras envolvem a prevenção de entrada de CDTA nas células hospedeiras by way of CDTB. Para fazer isso, nossa abordagem envolve técnicas de biologia estrutural de última geração que podem visualizar propriedades estruturais e dinâmicas de ambos os componentes do CDT na resolução atômica. Esses dados incluem como o CDTB altera sua conformação em diferentes espaços fisiologicamente relevantes dentro do host antes, durante e após o componente de toxina CDTA for entregue nas células do hospedeiro, resultando em sua morte rápida.

Como o CDT está na família de toxinas binárias, comparações com outros membros da família, incluindo a toxina antraz, foram buscadas para fornecer estratégias para impedir a entrada de células CDTA. Um desses mecanismos é impedir que o CDTA interaja com o componente de ligação às células e entrega de toxinas, CDTB. Essa estratégia está em andamento em nosso laboratório e envolve bloquear locais na toxina envolvidos na formação do complexo CDT. Isso pode ser feito usando moléculas pequenas e/ou por meio de anticorpos específicos do native (isto é, biológicos) direcionados para a interface proteína-proteína CDTA-CDTB (PPI). Outra estratégia é impedir diretamente o CDT de interagir com os receptores de células hospedeiras, o que envolve direcionar os domínios de ligação ao receptor no CDTB. Um terceiro método é entupir o sistema de entrega de CDTA dependente de CDTB, bloqueando estrategicamente sua capacidade de formar poros na membrana da célula hospedeira. Curiosamente, descobrimos um novo mecanismo de ação usado pelo CDTB para interagir com a membrana de um hospedeiro celular e formar poros nas células hospedeiras que é diferente daquela já conhecida anteriormente por uma toxina binária, incluindo a toxina antraz, que foi relatada por Abeyawardhane et al (2025) em Communications Biology (2).

Como essa descoberta foi feita e por que tivemos que esperar tanto tempo para entender o novo “truque” que c. difficile Usos para entrar e matar células hospedeiras? A linha de fundo antecipada é que o antraz e o CDT são “ativados” para mudar de um modo de “proteção” quando estão fora da célula para um modo “ataque” ao entrar nas células do hospedeiro por meio de um processo celular regular denominado entrega endossômica. Em essência, as toxinas aproveitam as mudanças normais na fisiologia endossômica que são importantes para a entrega da carga usada na vida celular regular. Acontece que o antraz e várias toxinas binárias aproveitam uma mudança de pH que diminui dos níveis neutros (pH = 7,4) para níveis ácidos (pH = 5,5). No entanto, esse não foi o caso do CDT, pois a redução do pH não permitiu que o componente CDTB do CDT se ligasse e forme poros em bicamadas lipídicas, como foi encontrado para o antraz. No entanto, há outra grande diferença entre as condições fora de uma célula e dentro de endossomos que foram encontrados para induzir alterações na conformação do CDTB necessária para que ela se mova para o modo de “ataque celular hospedeiro”. Para CDT, acabou aproveitando uma grande diminuição no CA²⁺ Concentração (> 1000 vezes alteração) ao inserir endossomos em vez de uma alteração de pH. Assim, quando o CA²⁺ Os níveis diminuíram para os níveis encontrados no endossoma, verificou-se que o componente de ligação a células CDTB e formação de poros do CDT para “entrar no modo de ataque do hospedeiro”. Especificamente, uma CA recém -descoberta²⁺-Set off mediado foi descoberto que envolve a dissociação de CA²⁺ Longe de um domínio no CDTB denominado domínio de ligação ao receptor 1 (RBD1). Sobre ca²⁺-ALIMENTAÇÃO DO RBD1, esse domínio se torna altamente dinâmico por natureza, e são esses movimentos que instigam a formação de uma estrutura de “agulha como” denominada um “beta-barril” que pode se ligar e facilmente perfurar bicamadas lipídicas (Figura 1). Agora, esse achado pode ser incorporado aos estudos mecanicistas envolvendo como outras alterações fisiologicamente importantes, como alterações de pH celular, ligação ao receptor de células hospedeiras, ligação ao CDTA e/ou uma combinação desses eventos contribuem para a estrutura e a toxicidade celular do hospedeiro do CDT. Os resultados também são relevantes para como o CDTB sozinho pode induzir a inflamação celular, como também foi relatado recentemente para o CDTB na ausência de CDTA (3).

1. DL Abeyawardhane et al.A importância de direcionar terapeuticamente a toxina binária de Clostridioides difficile. Int j mol sci 22 (2021).
2. DL Abeyawardhane et al.A formação de poros pelo componente CDTB da toxina binária de Clostridioides difficile é dependente de Ca2+. Biologia de Comunicações 8901 (2025).
3. Okay. Nabukhotna et al.Toxinas CDT purificadas e uma exclusão limpa no locus CDT fornecem novas idéias sobre a contribuição da toxina binária na inflamação celular e na infecção por Clostridioides difficile. PLOS Pathog 20E1012568 (2024).