二成分毒素
二成分毒素は、細菌が宿主細胞に対して毒性を示すために分泌する外毒素の一群です。この毒素は構造的および機能的に異なる二つの蛋白質成分、すなわち標的細胞の表面に結合するB成分と、細胞内に取り込まれて実際に毒性作用を発揮するA成分から構成されます。両成分が協調して機能することで、初めて毒性を示します。
この二成分毒素の中には、「防御抗原ファミリー」と呼ばれる一群が存在します。これは、炭疽菌が産生する防御抗原（Protective Antigen, PA）と構造的な相同性を持つB成分を持つ毒素群です。このファミリーに属する代表的な毒素として、炭疽菌毒素の一部、ディフィシル菌の二成分毒素（CDT）、ボツリヌス菌のC2毒素、ウェルシュ菌のイオタ毒素、スピロフォルム菌のイオタ毒素様毒素、そしてセレウス菌やバチルス・チューリンゲンシスが産生する昆虫殺虫性蛋白質などがあります。これらの毒素のB成分は互いに相同性を持ちますが、A成分は多様な機能を示し、特にクロストリジウム属の産生するCDT、C2毒素、イオタ毒素、イオタ毒素様毒素のA成分はADPリボシル化酵素活性を持っています。
炭疽菌の毒素は、防御抗原（PA）、浮腫因子（EF）、致死因子（LF）の三つの蛋白質から構成される「三成分毒素」として知られています。この毒素システムは、PAがB成分、EFまたはLFがA成分として機能し、PAに結合して細胞内に取り込まれることで毒性を発揮します。PAは細胞表面の受容体に結合し、切断を受けてPA63断片となり七量体を形成、EFやLFを取り込むためのポア前駆体を構築します。EFやLFはこのPA63複合体に結合して細胞内に取り込まれ、細胞質へ移行します。細胞質に到達したEFはアデニル酸シクラーゼ活性を持つADPリボシル化酵素としてcAMP濃度を上昇させて浮腫を引き起こします。LFはメタロプロテアーゼとして細胞内分子を切断し、細胞死や組織の損傷を引き起こします。炭疽菌の病原性において、これらの毒素は莢膜とともに中心的な役割を担います。
防御抗原ファミリーの各毒素は、それぞれ異なる菌種によって産生され、独自の標的や病態に関与します。
ディフィシル菌CDT: クロストリジウム・ディフィシルが産生し、偽膜性腸炎などに関与します。CDTaがA成分（ADPリボシル化酵素）、CDTbがB成分（結合成分）です。CDTbは他の防御抗原ファミリーのB成分と相同性を持ち、LSRやCD44などが受容体と考えられています。特定株では毒素の過剰産生が見られます。
ボツリヌス菌C2毒素: ボツリヌス神経毒素とは異なる二成分毒素で、クロストリジウム・ボツリヌスの一部株が産生します。C2 IがA成分（ADPリボシル化酵素）、C2 IIがB成分（結合成分）です。C2 Iは主に非筋肉性のGアクチンをADPリボシル化し、細胞骨格を破壊します。C2 IIは細胞膜上の糖蛋白質受容体に結合し、多量体形成とC2 Iの細胞内取り込みに関与します。
ウェルシュ菌イオタ毒素: クロストリジウム・ウェルシュの一部株が産生する強力な毒素です。IaがA成分（ADPリボシル化酵素）、IbがB成分（結合成分）です。Ibは細胞膜上のLSRやCD44に結合し、オリゴマー形成とIaの細胞内取り込みを促進します。Iaは筋肉性および非筋肉性のGアクチンをADPリボシル化し、細胞骨格を破壊して細胞変形や細胞死を引き起こします。Ibの細胞結合ドメインは独特の特徴を持ち、薬剤デリバリーへの応用が検討されています。
スピロフォルム菌イオタ毒素様毒素: クロストリジウム・スピロフォルムが産生し、ウサギなどの腸性中毒症に関連が示唆されています。SaがA成分（ADPリボシル化酵素）、SbがB成分（結合成分）で、ウェルシュ菌イオタ毒素と高い相同性があります。Sbは細胞に結合し、Saを細胞内に侵入させ、SaはGアクチンをADPリボシル化して細胞円形化を引き起こします。SbはIbやCDTb、PAと構造的類似性を持ち、防御抗原ファミリーに属しますが、C2毒素とは機能的な互換性や免疫学的交叉反応が見られません。
* セレウス菌/B. thuringiensisの昆虫殺虫性蛋白質: セレウス菌やバチルス・チューリンゲンシスが産生する毒素の一部で、Vip2 (A)とVip1 (B)からなるものがあります。Vip1は防御抗原ファミリーに属するB成分です。
防御抗原ファミリーの二成分毒素は、B成分による細胞結合とA成分取り込みという共通の作用機序を持ちますが、A成分の酵素活性や標的分子、B成分の認識する受容体が異なるため、多様な病態や標的生物に作用します。
この二成分毒素の中には、「防御抗原ファミリー」と呼ばれる一群が存在します。これは、炭疽菌が産生する防御抗原（Protective Antigen, PA）と構造的な相同性を持つB成分を持つ毒素群です。このファミリーに属する代表的な毒素として、炭疽菌毒素の一部、ディフィシル菌の二成分毒素（CDT）、ボツリヌス菌のC2毒素、ウェルシュ菌のイオタ毒素、スピロフォルム菌のイオタ毒素様毒素、そしてセレウス菌やバチルス・チューリンゲンシスが産生する昆虫殺虫性蛋白質などがあります。これらの毒素のB成分は互いに相同性を持ちますが、A成分は多様な機能を示し、特にクロストリジウム属の産生するCDT、C2毒素、イオタ毒素、イオタ毒素様毒素のA成分はADPリボシル化酵素活性を持っています。
炭疽菌の毒素は、防御抗原（PA）、浮腫因子（EF）、致死因子（LF）の三つの蛋白質から構成される「三成分毒素」として知られています。この毒素システムは、PAがB成分、EFまたはLFがA成分として機能し、PAに結合して細胞内に取り込まれることで毒性を発揮します。PAは細胞表面の受容体に結合し、切断を受けてPA63断片となり七量体を形成、EFやLFを取り込むためのポア前駆体を構築します。EFやLFはこのPA63複合体に結合して細胞内に取り込まれ、細胞質へ移行します。細胞質に到達したEFはアデニル酸シクラーゼ活性を持つADPリボシル化酵素としてcAMP濃度を上昇させて浮腫を引き起こします。LFはメタロプロテアーゼとして細胞内分子を切断し、細胞死や組織の損傷を引き起こします。炭疽菌の病原性において、これらの毒素は莢膜とともに中心的な役割を担います。
防御抗原ファミリーの各毒素は、それぞれ異なる菌種によって産生され、独自の標的や病態に関与します。
ディフィシル菌CDT: クロストリジウム・ディフィシルが産生し、偽膜性腸炎などに関与します。CDTaがA成分（ADPリボシル化酵素）、CDTbがB成分（結合成分）です。CDTbは他の防御抗原ファミリーのB成分と相同性を持ち、LSRやCD44などが受容体と考えられています。特定株では毒素の過剰産生が見られます。
ボツリヌス菌C2毒素: ボツリヌス神経毒素とは異なる二成分毒素で、クロストリジウム・ボツリヌスの一部株が産生します。C2 IがA成分（ADPリボシル化酵素）、C2 IIがB成分（結合成分）です。C2 Iは主に非筋肉性のGアクチンをADPリボシル化し、細胞骨格を破壊します。C2 IIは細胞膜上の糖蛋白質受容体に結合し、多量体形成とC2 Iの細胞内取り込みに関与します。
ウェルシュ菌イオタ毒素: クロストリジウム・ウェルシュの一部株が産生する強力な毒素です。IaがA成分（ADPリボシル化酵素）、IbがB成分（結合成分）です。Ibは細胞膜上のLSRやCD44に結合し、オリゴマー形成とIaの細胞内取り込みを促進します。Iaは筋肉性および非筋肉性のGアクチンをADPリボシル化し、細胞骨格を破壊して細胞変形や細胞死を引き起こします。Ibの細胞結合ドメインは独特の特徴を持ち、薬剤デリバリーへの応用が検討されています。
スピロフォルム菌イオタ毒素様毒素: クロストリジウム・スピロフォルムが産生し、ウサギなどの腸性中毒症に関連が示唆されています。SaがA成分（ADPリボシル化酵素）、SbがB成分（結合成分）で、ウェルシュ菌イオタ毒素と高い相同性があります。Sbは細胞に結合し、Saを細胞内に侵入させ、SaはGアクチンをADPリボシル化して細胞円形化を引き起こします。SbはIbやCDTb、PAと構造的類似性を持ち、防御抗原ファミリーに属しますが、C2毒素とは機能的な互換性や免疫学的交叉反応が見られません。
* セレウス菌/B. thuringiensisの昆虫殺虫性蛋白質: セレウス菌やバチルス・チューリンゲンシスが産生する毒素の一部で、Vip2 (A)とVip1 (B)からなるものがあります。Vip1は防御抗原ファミリーに属するB成分です。
防御抗原ファミリーの二成分毒素は、B成分による細胞結合とA成分取り込みという共通の作用機序を持ちますが、A成分の酵素活性や標的分子、B成分の認識する受容体が異なるため、多様な病態や標的生物に作用します。
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