8의 디자인

Jul 12, 2023

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 878(2023) 이 기사 인용

751 액세스

9 알트메트릭

측정항목 세부정보

대장(결장)을 표적으로 하는 박테리아인 Clostridioides difficile에 의한 감염은 전 세계적으로 많은 사람들에게 영향을 미칩니다. 박테리아의 집락화는 독소 A와 B라는 두 가지 외독소에 의해 매개됩니다. 장으로 전달될 수 있고 이들 독소의 생체촉매 활성을 억제하는 짧은 펩티드는 C. diff를 예방하고 치료하기 위한 유망한 치료 전략을 나타냅니다. 전염병. 우리는 펩타이드 결합 설계(PepBD) 알고리즘, 분자 수준 시뮬레이션, 펩타이드:독소 결합을 평가하기 위한 신속한 스크리닝 분석, 1차 인간 세포 기반 분석, 표면 플라즈몬 공명(SPR) 측정을 결합하여 펩타이드를 개발하는 접근 방식을 설명합니다. 결장 상피 세포에서 독소 A를 차단하는 억제제. 하나의 펩타이드인 SA1은 일차 유래 인간 결장(대장) 상피 세포에서 TcdA 독성을 차단하는 것으로 밝혀졌습니다. SA1은 표면 플라즈몬 공명(SPR)으로 측정했을 때 56.1 ± 29.8 nM의 KD로 TcdA와 결합합니다.

Clostridioides difficile(C. diff.)은 인간과 동물의 장관을 감염시키는 그람 양성 포자 형성 박테리아입니다. 지난 10년 동안 C. diff. 감염은 북미와 유럽에서 대장 설사와 염증의 주요 원인이었습니다1. 많은 경우 C. difficile 감염은 페니실린, 카바페넴, 플루오로퀴놀론과 같은 항생제의 과잉 치료로 인한 미생물 불균형의 결과입니다2,3. 이는 장내 미생물군집을 방해하여 C. diff의 발아를 허용합니다. 포자와 박테리아의 증식 및 그에 따른 독성 독소의 방출로 이어집니다. 2017년에는 200,000명이 넘는 사람들이 C. diff에 감염되었습니다. 그 결과 미국에서만 12,800명이 사망했습니다4,5. 대부분의 감염은 입원 환자 치료와 관련이 있으며, 사망의 80% 이상이 65세 이상 노인에게서 발생합니다6. 장 벽을 이루는 상피 세포는 C. diff 독소의 영향에 매우 민감하고 C. diff는 우선적으로 결장에 군집을 형성하므로 결장 상피는 감염의 주요 부위입니다7,8.

C. diff의 병원성. 주로 독소 A(TcdA)와 독소 B(TcdB)9,10의 두 가지 주요 독소에서 유래합니다. C. 차이점 표면층 단백질을 사용하여 장 벽에 부착하고 약 63%의 서열 상동성을 공유하는 두 개의 큰 Rho-글루코실화 독소인 TcdA와 B를 생성합니다11,12. 이러한 독소는 글루코실트랜스퍼라제 도메인(GTD), 자가프로테아제 도메인(APD), 전달 도메인 및 결합된 반복 올리고펩타이드 도메인(CROP)의 네 가지 도메인으로 구성됩니다(그림 1a). C. diff. 독소는 4단계 세포내 메커니즘을 통해 작용합니다(그림 1b): (1) 독소의 C-말단에 있는 CROP 도메인은 결장 상피 세포 표면의 탄수화물 분자 및 단백질과 결합합니다13,14,15 ; (2) 전달 도메인은 독소를 표적 세포의 세포질로 이동시키는 데 도움을 줍니다. (3) APD는 독소의 나머지 부분에서 GTD를 절단합니다. (4) GTD는 장 상피 세포에 존재하는 Rho 계열 GTPase를 글루코실화하기 위해 유리딘 이인산 글루코스(UDP-글루코스)를 활용합니다. 이러한 Rho 계열 GTPase의 글루코실화는 전사, 세포 주기 진행, 세포사멸 및 세포골격 조절을 방해하여 세포병변성 및 세포독성 효과를 유발합니다.

a 글루코실트랜스퍼라제 도메인(GTD, 빨간색), 오토프로테아제 도메인(APD, 파란색) 및 전달 도메인(주황색)(PDB ID: 4R04)을 포함하는 독소 A의 결정 구조가 설명되어 있습니다. b 인간 상피 세포에서 TcdA 유발 독성의 도식. c GTD(빨간색)에서 TcdA의 촉매 부위(파란색으로 표시)는 C. diff를 유도하는 데 중요한 역할을 합니다. 전염병.

C. diff를 치료하기 위한 다양한 치료 접근법이 개발되었습니다. 전염병. 표준 관행은 항생제(메트로니다졸 및 반코마이신)를 사용한 치료이지만 20%의 경우 감염이 재발합니다20. 이러한 항생제에 노출되면 장내 미생물 군집이 변화되어 C. diff21에 의한 집락화가 촉진됩니다. 머크는 C. diff 독소 B를 표적으로 하는 단클론 항체인 Bezlotoxumab(Zinplava로 시판)을 출시했습니다. Bezlotoxumab을 투여받은 환자의 재발 감염률은 항생제 치료 코호트에 비해 상당히 낮았지만 단일 용량의 높은 비용(~ $4K) 및 정맥 주입은 부담스럽습니다22,23. 또 다른 C. diff. 치료법은 아직 FDA가 승인하지 않은 연구용 치료법인 대변 미생물 이식(FMT)입니다24. FMT 투여 방법과 최적의 투여 전략은 여전히 ​​경우에 따라 다릅니다. 또한 FMT는 전염병과 항생제 내성 박테리아를 전염시킬 위험이 있습니다25.