Məlumat

14.4A: Toksinlər - Biologiya

14.4A: Toksinlər - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Öyrənmə Məqsədləri

  • Əsas toksin növlərini (bakterial toksinlər və mikotoksinlər) və onların təsir mexanizmlərini təsvir edin.

Toksinlər canlı hüceyrələr və ya orqanizmlər daxilində istehsal olunan zəhərli maddələrdir və təmasda xəstəliyə səbəb olan müxtəlif kiçik molekullar və ya zülal siniflərini əhatə edə bilər. Toksinlərin yaratdığı xəstəliklərin şiddəti və növü kiçik təsirlərdən ölümcül təsirlərə qədər dəyişə bilər. Toksinlər istehsal edə bilən orqanizmlərə bakteriya, göbələklər, yosunlar və bitkilər daxildir. Toksinlərin əsas növlərindən bəzilərinə ətraf mühit, dəniz və mikrob toksinləri daxildir, lakin bunlarla məhdudlaşmır. Mikrob toksinlərinə mikroorqanizmlərin bakteriyaları (yəni bakterial toksinlər) və göbələklər (yəni mikotoksinlər) tərəfindən istehsal olunanlar daxil ola bilər.

Bakterial toksinlər

Bakterial toksinlər adətən iki əsas kateqoriyaya bölünür: ekzotoksinlər və ya endotoksinlər. Ekzotoksinlər dərhal ətraf mühitə salınır, endotoksinlər isə immunitet sistemi tərəfindən bakteriyalar öldürülənə qədər buraxılmır. Toksinlərin ətraf mühitə buraxılması, nə vaxt buraxılmasından asılı olmayaraq, ev sahibi eukariotda metabolik yolların pozulması ilə nəticələnir. Bu metabolik yollara hüceyrə membranlarının zədələnməsi, zülal sintezinin pozulması, nörotransmitterlərin buraxılmasının qarşısının alınması və ya ev sahibi immun sisteminin aktivləşdirilməsi daxildir. Toksinlərin eukaryotik hüceyrə proseslərini pozduğu təsir mexanizmləri hədəfdən asılıdır. Məsələn, bakteriyalar Listeria monocytogenesQidadan qaynaqlanan xəstəliklərlə əlaqəli, məsamə əmələ gətirən toksin zülalı, listeriolizin O istehsal edərək xüsusi olaraq xolesterolu hədəfləyir. Bu ekzotoksin hüceyrədaxili proseslərə təsir edir və ev sahibinin hüceyrə membranlarında tənzimlənməmiş məsamələr yaradır. Ekzotoksinin başqa bir nümunəsinə bakteriyalar tərəfindən istehsal olunan enterotoksin daxildir Staphlycoccal aureus. S. aureus immun sisteminin aktivləşməsinə kömək edən bağırsaq xəstəliyi ilə əlaqəli stafilokokal enterotoksin B (SEB) istehsal edə bilər. İmmunitet sisteminin aktivləşdirilməsindən sonra, böyük miqdarda sitokinlərin, iltihabla əlaqəli molekulların sərbəst buraxılması əhəmiyyətli iltihaba səbəb olur. Nəhayət, bir endotoksin nümunəsinə qram-mənfi bakteriyalar tərəfindən istehsal olunan protein lipopolisakkarid (LPS) daxildir. LPS bakteriyanın xarici membranının tərkib hissəsidir və struktur bütövlüyünü təmin edir. Membran immun reaksiya ilə məhv edildikdən sonra LPS sərbəst buraxılır və toksin kimi fəaliyyət göstərir.

Bununla belə, bakterial toksinlər də hazırda potensial dərman inkişafı üçün yeni mənbələr kimi xidmət edir. Toksinlərin antikanser xüsusiyyətləri nümayiş etdirdiyi və yenidən mikrob virulentliyi ilə mübarizə apardığı göstərilmişdir. Potensial dərman birləşmələri kimi toksinlərin tədqiqi hazırda davam edir.

Mikotoksinlər

Mikotoksinlər göbələklər tərəfindən istehsal olunan toksinlərin sinifləridir. Mikotoksinlər çoxdur və spesifik mikotoksinin istehsalı bir spesifik növlə məhdudlaşmır. Mikotoksinlər insanlar üçün zəhərli olan və göbələklər tərəfindən istehsal olunan ikincil metabolitlərdir. Aflatoksinlər, okratoksinlər, sitrinin və ergot alkaloidləri də daxil olmaqla, lakin bunlarla məhdudlaşmayan müxtəlif növ mikotoksinlər var.

Aflatoksinlər

Aflatoksinlər müəyyən suşlar tərəfindən istehsal olunan mikotoksin növüdür Aspergillus göbələklər. Aflatoksinlər daha sonra növlərə bölünür: AFB1, AFB2, AFG1 və AFG2. Bu ştamlar tropik və subtropik zonalarla əlaqəli kənd təsərrüfatı məhsullarının geniş çeşidində mövcuddur. Bu mallara fıstıq və qarğıdalı növləri daxildir. Ən güclü toksin AFB1-dir və kanserogen təsirlərlə əlaqələndirilir.

Okratoksin

Okratoksin hər ikisi tərəfindən istehsal olunan bir toksin növüdür PenicilliumAspergillus növlər. Oxratoksinlər daha çox A, B və C tiplərində təsnif edilir və strukturlarına görə fərqlənirlər. Okratoksinlər kanserogen xüsusiyyətlərə malikdir və tez-tez pivə və şərab kimi içkilərdə olur, çünki okratoksinlər istehsal edən göbələk növləri tez-tez bu məhsulları istehsal etmək üçün istifadə olunan bitkilərdə tapılır.

Sitrin

Citrinin, hər ikisinin çoxsaylı növlərində təcrid olunmuş bir mikotoksindir PenicilliumAspergillus. Bu göbələk növlərinin çoxu qida emalında istifadə olunur və tez-tez pendir, buğda, düyü, qarğıdalı və soya sousu daxil olmaqla qidalarda olur. Sitrininin böyrək funksiyasına toksik təsir göstərdiyini göstərən nefrotoksin kimi fəaliyyət göstərdiyi bilinir.

Ergot alkaloidləri

Ergot alkaloidləri zəhərli alkaloidlər kimi istehsal olunan xüsusi birləşmələrdir Claviceps, otlar, çovdarlar və əlaqəli bitkilərlə əlaqəli göbələklər qrupu. Bu göbələklərin qəbulu nəticəsində yaranan xəstəliyə ergotizm deyilir. Ergotizm qanqren ilə nəticələnən qan damarlarının vazokonstriksiyonu və müalicə olunmazsa, nəticədə əzaların itirilməsi də daxil olmaqla, damar sisteminə zərərli təsirlərlə xarakterizə olunur. Bundan əlavə, ergot alkaloidləri mərkəzi sinir sistemini hədəf aldığı üçün ergotizm halüsinasiyalar və qıcolmalar şəklində özünü göstərə bilər. Ergot alkaloidlərinin damar sisteminə təsirləri səbəbindən dərman məqsədləri üçün istifadə edilmişdir.

Əsas Nöqtələr

  • Mikrob toksinlərinə mikroorqanizmlərin bakteriyaları tərəfindən istehsal olunanlar (yəni mikotoksinlər) daxil ola bilər.
  • Bakterial toksinlərə həm endotoksinlər, həm də ekzotoksinlər daxil ola bilər, bunlar təsir mexanizminə görə müxtəlifdir və növlərə xasdır.
  • Ekzotoksinlər dərhal ətraf mühitə salınır, endotoksinlər isə immunitet sistemi tərəfindən bakteriyalar öldürülənə qədər buraxılmır.
  • Mikotoksinlər çoxsaylı kateqoriyalara təsnif edilə bilər və növlərə xas deyildir, çünki eyni mikotoksin müxtəlif göbələk növləri tərəfindən istehsal oluna bilər.

Əsas Şərtlər

  • endotoksin: Mikroorqanizm tərəfindən ifraz olunan və yalnız öldüyü zaman ətraf mühitə buraxılan hər hansı toksin.
  • ekzotoksin: Mikroorqanizm tərəfindən ətraf mühitə ifraz olunan hər hansı toksin.
  • sitokinlər: İmmunitet sisteminin fəaliyyətində iştirak edən hüceyrələrin tənzimlənməsində fəaliyyət göstərən tənzimləyici zülallar

Tetrodotoksin

Tetrodotoksin (TTX) güclü neyrotoksindir. Adı Tetraodontiformes-dən götürülmüşdür, bu növ toksini daşıyan kirpi balığı, kirpi balığı, okean günəş balığı və triggerfish balıqlarından ibarətdir. Bu balıqlarda tetrodotoksin aşkar edilsə də və bir neçə başqa heyvanda (məsələn, mavi üzüklü ahtapot, kobud dərili tritonlar və ay ilbizlərində) aşkar edilsə də, əslində bəzi yoluxucu və ya simbiotik bakteriyalar tərəfindən istehsal olunur. Pseudoalteromonas, Pseudomonas,Vibrio heyvanlarda rast gəlinən digər növlər kimi. [1] [2]

  • 4368-28-9 Y
  • CHEBI: 9506 N
  • ChEMBL507974 N
  • 9349691 N
  • C11692 N
  • 3KUM2721U9 Y
InChI=1S/C11H17N3O8/c12-8-13-6(17)2-4-9(19,1-15)5-3(16)10(2,14-8)7(18)11(20, 21-4)22-5/h2-7,15-20H,1H2,(H3,12,13,14)/t2-,3-,4-,5+,6-,7+,9+,10 -,11+/m1/s1 N Açar: CFMYXEVWODSLAX-QOZOJKKESA-N N

Tetrodotoksin natrium kanallarının blokatorudur. Sinir hüceyrələrinin membranlarında gərginliyə bağlı natrium kanallarına bağlanaraq və natrium ionlarının (fəaliyyət potensialının yüksələn fazasından məsul olan) neyronlara keçidini maneə törətməklə neyronlarda fəaliyyət potensiallarının atəşə tutulmasını maneə törədir. Bu, sinir sisteminin mesajları daşımasının qarşısını alır və beləliklə, sinir stimullaşdırılmasına cavab olaraq əzələlərin büzülməsinə mane olur. [3]

Onun fəaliyyət mexanizmi, natrium kanalının selektiv bloklanması, 1964-cü ildə Toshio Narahashi və John W. Moore tərəfindən Dyuk Universitetində saxaroza boşluğu gərginlikli sıxac texnikasından istifadə edərək qəti şəkildə göstərilmişdir. [4]


Clostridium difficile Toksin Biologiyası

Clostridium difficile antibiotiklərlə əlaqəli ishal və psevdomembranoz kolitin səbəbidir. Patogen üç protein toksini istehsal edir: C. difficile toksinləri A (TcdA) və B (TcdB) və C. difficile transferaza toksini (CDT). Tək zəncirli toksinlər TcdA və TcdB əsas virulentlik faktorlarıdır. Hüceyrə membranının reseptorlarına bağlanır və daxililəşirlər. Toksinlərin N-terminal qlükoziltransferaza və avtoproteaz domenləri aşağı pH-lı endosomlardan sitozola köçürülür. İnozitol heksakisfosfat (InsP6) ilə aktivləşdirildikdən sonra avtoproteaza qlükoziltransferaza domenini parçalayır və sitozola buraxır, burada Rho/Ras ailəsinin GTP bağlayan zülalları mono-O-qlükozilləşir və bununla da inaktivləşir. Rho zülallarının inaktivasiyası sitoskeletonun təşkilini pozur və epitelial maneə funksiyalarının itirilməsi, apoptozun induksiyası və iltihab da daxil olmaqla, Rho-dan asılı bir çox hüceyrə proseslərinə təsir göstərir. CDT, üçüncü C. difficile toksini, aktinin depolimerləşməsinə səbəb olan, bununla da mikrotubul əsaslı çıxıntıların əmələ gəlməsinə səbəb olan ikili aktin-ADP-ribosilləşdirici toksindir. Toksinlərin hərəkətlərinin başa düşülməsində son irəliləyişlər toksin strukturları, onların ana hüceyrələrlə qarşılıqlı əlaqəsi və hərəkətlərinin funksional nəticələrinə dair anlayışları əhatə edir.

Açar sözlər: ADP ribosilasiyası CDT Clostridium difficile infeksiyası Clostridium difficile toksinləri Clostridium difficile transferaz toksini Rho zülalları aktin qlükozilləşmə mikrotubulları toksin reseptorları toksin qəbulu.


Çoxfunksiyalı avtomatik emal təkrarlanan toksində (MARTX) Vibrioların toksinləri

Çoxfunksiyalı avtomatik emal olunan toksində təkrarlanan toksinlər (MARTX) toksinlər bir sıra Vibrio növlərində və digər Qram-mənfi bakteriyalarda aşkar edilən heterojen toksinlər qrupudur. Toksinlər qorunmuş təkrar bölgələrdən və birlikdə sitotoksik və sitopatik domenlərin hədəf eukaryotik hüceyrə sitozoluna ötürülməsi üçün çatdırılma platforması kimi fəaliyyət göstərən avtomatik emal proteaz domenindən ibarətdir. Hüceyrələr daxilində effektorlar, ehtimal ki, bakteriyanın xeyrinə siqnal vermə və ya sitoskeletal quruluş kimi bioloji prosesləri dəyişdirə bilər. Müxtəlif Vibrio MARTX toksinlərində on effektor domeni var, baxmayaraq ki, hər hansı bir toksin yalnız iki-beş effektor domenini daşıyır. Növün ifadə etdiyi spesifik toksin variantı effektor domenləri əldə etmək və ya itirmək üçün homoloji rekombinasiya yolu ilə dəyişdirilə bilər ki, eyni növ daxilindəki müxtəlif ştamlar toksinlərin fərqli variantlarını ifadə edə bilsin. Bu icmal MARTX toksinlərinin konservləşdirilmiş struktur elementlərini araşdırır və Vibrio növləri və ştammları tərəfindən daşınan müxtəlif toksin quruluşlarını təfərrüatlandırır. Domenlərin katalitik funksiyası və toksinlərin insan və heyvanların patogenezi ilə necə əlaqəsi təsvir edilmişdir.

Rəqəmlər

Çoxfunksiyalı avtomatik emal edən toksinlərdə təkrarlanan toksinlər (MARTX)…

Çoxfunksiyalı avtomatik emal edən toksində təkrarlanan toksinlər (MARTX) toksinlər, oxşar təsiredici çatdırılma formasıdır ...

(A) Ümumi quruluşu...

(A) Nömrəni göstərən çoxfunksiyalı avtomatik emal edən toksinin təkrarı (MARTX) toksininin ümumi quruluşu...

Bütün çoxfunksiyalı avtomatik emalın sxematik təsviri...

Mətndə təsvir olunan bütün çoxfunksiyalı avtomatik emal edilən toksində təkrarlanan toksinlərin (MARTX) sxematik təsviri. Toksinlər…


Müzakirə

Mədəniyyət mühitində müxtəlif pH dəyərləri 4, 4.5, 5.5, 6 və 6.5 istifadə edildikdə, pH 4.5 konsentrasiyasının ən yüksək artım sürəti olduğunu göstərdi. PH dəyərlərinin artması ilə artım azalsa da, bu nəticə Banjara və digərləri ilə uyğundur. (2016), 23 suşun qatil fəaliyyətini sınaqdan keçirdi C. albicansC. tropicalis, və pH ≥ 6.5 və ya ≥ 35 °C-də hər hansı bir ştam üçün öldürücü fəaliyyətin olmadığını qeyd etdi.

Temperatur fermentlərin istehsalına təsir edən başqa bir amil idi, çünki 22, 25, 30 və 37 ° C-də böyümə 30 ° C-də müşahidə edilən maksimum artım səviyyəsi ilə öldürücü toksinlər üçün müxtəlif miqdarda istehsal fermentləri verdi. Bu nəticə Əl-Qaysi və digərlərinin bildirdiyi tapıntıya bənzəyir. (2017b), temperaturun təsirini və bir neçə patogen mikroorqanizmlərə qarşı öldürücü toksinlərin istehsalını tədqiq edən C. albicans, C. neoformans Staphylococcus aureus, və qeyriləri. Onların nəticələri öldürücü toksinin ideal inhibitor təsirinin ≥ 25 °C-də olduğunu təsdiqlədi.

Fermentasiya mühitində inkubasiya müddəti peyvənddən sonra 72, 96 və 168 saatda müşahidə edilmişdir. Nəticə Thammasittirong və başqalarının tapıntısı ilə üst-üstə düşür. (2013), vaxtın mayaların vegetativ fazasının sürətləndirildiyini bildirmiş və onları istehsal mərhələsinə 72 saatda çatmağa təşviq etmişdir. Mayaya oksigenin səmərəli istehsalını və tədarükünü təmin etmək üçün fırlanma sürəti 120, 150, 180 və 200 rpm-də sınaqdan keçirilmişdir. İstehsal sürəti 150 rpm ilə ən yüksək səviyyədə stimullaşdırıldı. Mədəniyyət mediası həmçinin 2% konsentrasiyada natrium dodesil sulfat (SDS) ilə əlavə edildi, bu da böyümə sürətini artırdı. Bu, mayaların istifadə etdiyi azot və karbon mənbələrini ehtiva edən bu mühitin səmərəliliyi ilə əlaqələndirilə bilər, oxşar şərh Çorbacı və Uçar (2017b) tərəfindən verilmişdir. Bundan əlavə, SDS və maya divarını məhv edən yuyucu vasitənin əlavə edilməsi və hüceyrədaxili istehsalda qatil toksini buraxır. Grzegorczyk və başqalarının fikrincə. (2017), xam öldürücü toksinlər hidrolitik fermentlərin istehsalı ilə məsamələrin əmələ gəlməsi ilə bakteriyaların və mayaların böyüməsinə qarşı durmaq qabiliyyətinə malikdir. Toksin bakteriya və maya hüceyrə divarlarının səthlərindəki xüsusi reseptorlarına bağlanır, sonra ölümə səbəb olan hədəf hüceyrələrin içindəki məzmunu sərbəst buraxmaq üçün məsamələr əmələ gətirir. Bu, Becker və Schmitt (2017) tərəfindən bildirilən müxtəlif mexanizm hərəkətlərinə aid edilə bilər. K28 baxımından, maya hüceyrə divarında enerjidən asılı olmayan bir bağlama mexanizmi vasitəsilə K28-in sürətli udulmasına imkan verən xüsusi bir əsas reseptor var. Daha sonra, 185 kDa hüceyrə divarı mannoproteinin α-1, 3- və ya α-1,2- mannotrioz yan zəncirləri əsas K28 reseptoru və hüceyrə divarının bağlanma yerləri kimi müəyyən edildi. Bunun əksinə olaraq, Vadasz et al. (2000) ionoforik öldürücü toksinin (K2) elektron mikroskopla aydın görünən sitozol axınının bir xüsusiyyəti olaraq büzülməyə səbəb olaraq hüceyrələri öldürmə qabiliyyətinə malik olduğunu ifadə etmişdir. Sitozolik axıdma və hüceyrə ölümü maya toksini ilə spesifik hüceyrə divarı reseptorları arasında ilkin qarşılıqlı təsirin nəticəsidir, sonra hədəf hüceyrələrin plazma membranında endogen ion kanallarının əmələ gəlməsi və ya aktivləşməsidir (Ahmed et al. 1999).


Endotoksinlər və ekzotoksinlər

Bakteriyalar, göbələklər kimi mikroorqanizmlər, ev sahibi toxumaları zədələmək və immunitet sistemini narahat etməklə infeksiya və xəstəlikləri gücləndirən zəhərli maddələr istehsal edirlər. Ən güclü və məlum təbii bakterial toksin Botulinum neyrotoksinidir və tədqiqat və tibb elmində əsas istifadə olunur. Hal-hazırda toksinlər hüceyrə biologiyası və neyrobiologiyada xərçəng əleyhinə dərmanlar və digər dərmanlar hazırlamaq üçün vasitə kimi istifadə olunur. Bakteriyalardan gələn toksinlər mikrob infeksiyalarına kömək etmək üçün ev sahibi hüceyrənin funksiyalarına təsir edən virulent amillər kimi çıxış edir. Bakteriyalardan əmələ gələn toksinlər ya endotoksinlər, ya da ekzotoksinlər ola bilər. Bu toksinlər müxtəlif xəstəliklərin və infeksiyaların yaranmasında mühüm rol oynayır.

Endotoksinlər

Endotoksinlər qram-mənfi bakteriyaların xarici membranının bir hissəsi olan lipopolisaxaridlər zəhərli maddələrdir. Ümumiyyətlə, bakteriya öldürüldükdə və ya faqositik həzm və ya spesifik antibiotik hərəkətləri nəticəsində immun sistemi tərəfindən hüceyrə parçalandıqda sərbəst buraxılır. Aşağıdakı bakteriya növlərinin bədənində olur:


Nəticələr

Phallotoksin törəmələrinin hazırlanması

Alma vasitəçi hissələri ilə birləşmə üçün phalloidin içindəki birləşmə yerləri (Şəkil 1) phalloidin [1] strukturunda fəaliyyət əlaqələri haqqında biliklərimizə əsaslanaraq seçilmişdir: Kiçik heterodet peptid halqasındakı yan zəncirlərin aktin bağlanmasında iştirak etdiyi məlumdur. törəmə üçün istifadə edilməmişdir. Daha böyük peptid halqasında, əksinə, dihidroksillənmiş lösin hissəsi aktin bağlanma yerinə yanaşır və beləliklə, törəmə üçün ən perspektivli kimi görünür. Müvafiq olaraq, bu tədqiqatda tədqiq edilən bütün qalıqlar dihidroksillənmiş lösin hissəsinin C-atomuna ya esterlər, ya da amidlər şəklində əlavə edilmişdir (Cədvəl 1). Falloidin törəməsinin aktin ilə qarşılıqlı təsirini sterik maneə ilə poza bilən böyük qalıqlar disulfid tərkibli bağlayıcılar vasitəsilə birləşdirildi, hüceyrə daxilində azaldılacaq ki, müəyyən edilmiş tiol törəməsi phalloidin (Cədvəl 1).

Falloidinin birləşmə yeri (R) ilə kimyəvi quruluşu, qəbuledici vasitəçi hissələrə birləşmə üçün istifadə olunur.

Cədvəl 1

Phalloidin törəmələrinin strukturları, phalloidin və onların IC ilə müqayisədə α-aktin üçün nisbi yaxınlıq dəyərləri.50 72 saat ərzində inkubasiyadan sonra hüceyrə böyüməsinin inhibəsinin dəyərləri MTT hüceyrə proliferasiyası analizi ilə müəyyən edilmişdir (n.a.: yoxlanılmayıb).

RAd/təyinatα-aktinə nisbi yaxınlıq [%]İ C50 NIH 3T3 fibroblastlarını qiymətləndirir [& # x000b5M]İ C50 Jurkat hüceyrələrini qiymətləndirir [& # x000b5M]
1OHphalloidin100təxminən. 1000təxminən. 1000
1aOCOC6H5(1)-benzoat769294
1bOCOC6H4o-OH(1)-salisilat8136496
1cOCOC7H15(1)-oktanoat124437
1dOCOC13H27(1)-miristat7119
1eOCO(CH2)7CHCH(CH2)7CH3(1) - oleat432
2NH2aminofalloidin2təxminən. 1000təxminən. 1000
2aNHCOC6H5N-benzoil-(2)74693599
2bNHCO(CH2)7CHCH(CH2)7CH3N-oleoil-(2)5883630
2cNHCO(CH2)2SS(Ac)CysGlyTyrGly- -Arg(Lys)2(Arg)2Yapışqan(Arg)3OH(2)-Tat-peptid343
2dNHCO(CH2)2SS(Ac)CysGly(Arg)8OH(2)-oktarginin2117
2eNHCO(CH2)6CONH(Lys)210(2)-poli-(L)-lizin28,0004054
(2)-poli-(D)-lizin28,000385437
2fNHCO(CH2)2SS(CH2)2CONH(Lys)210(2)-(SS) poli-(L)-lizin28,0003932
(2)-(SS) poli-(D)-lizin28,0003942
2gNH(CH2)2SS(CH2)2CONH(PEG)800(2)-(SS) PEG800816798
2 saatNH(CH2)2SS(CH2)2CONH(PEG)5.200(2)-(SS) PEG5,20047750
2iNH(CH2)2SS(CH2)2CONH(PEG)23.000(2)-(SS) PEG23,00011010
2f +DTTNH(CH2)2SHN-(2-merkaptoetil)-(2)-SH37n.a.n.a.
3struktur üçün Şəkil 6a-ya baxın ditiolanoaminofalloidin TRITC etiketli2511n.a

Aktin bağlanması

Bütün phalloidin törəmələri əzələ olmayan hüceyrələrdə mövcud olan β-aktin üçün bir model kimi istifadə olunan əzələ aktinə (α-aktin) yaxınlıqları üçün sınaqdan keçirilmişdir. Bu parametr vacib idi, çünki sitotoksiklik təkcə membranın keçiriciliyindən deyil, həm də aktin yaxınlığından asılıdır. Üstəlik, bu parametr, phalloidin törəməsinin aşağı aktinə yaxınlığının yüksək sitotoksisite ilə birləşdiyi hallarda, phalloidinin hüceyrə daxilindəki daşıyıcısından ayrılıb-parçalanmadığını göstərəcək. Phalloidin törəmələrinin əzələ aktinlərinə nisbi yaxınlıq dəyərləri Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

Siçan fibroblastlarının böyüməsini maneə törədir

MTT hüceyrə proliferasiya testindən istifadə etməklə, hər bir phalloidin konjugatı 72 saat inkubasiya müddətindən sonra in vitro siçan fibroblastlarının böyüməsini maneə törətmək qabiliyyətinə görə yoxlanıldı (Cədvəl 1). Phalloidin mədəniyyət mühitində 10 º2123 M konsentrasiyasına qədər antiproliferativ fəaliyyət göstərmir. Bunun əksinə olaraq, ən lipofilik ester törəməsi olan phalloidin oleat (1e), bir IC göstərdi50 yayılmasının inhibəsinin dəyəri 2,5 × 10 𢄦 M idi və beləliklə, təxminən idi. Falloidindən 1000 dəfə daha aktivdir. Digər efirlər (1a1d) artan hidrofobiklik ilə artan sitotoksik fəaliyyətlər nümayiş etdirdi (Şəkil 2). Sitotoksiklik və hidrofobiklik arasında mümkün əlaqəni araşdırmaq üçün efir törəmələrinin oktanol/su tarazlığının paylanma əmsalını təyin etdik (log Pvay dəyərlər) və log arasında xətti əlaqə tapdı Pvay və IC50 hüceyrə sitotoksikliyinin dəyərləri (Şəkil 3). Falloidinin ester törəmələri, ehtimal ki, hüceyrə daxilində hidrolizə olunur, məsələn, esterazlar və ya proteazlar, esterin 1e və müvafiq amid 2b aktin ilə müqayisə edilə bilən yaxınlıqlara malikdir (Cədvəl 1), lakin IC-də fərqlənir50 təqribən əmsalı ilə dəyərlər. 300. Ehtimal ki, təsir hüceyrədaxili hidrolazlar tərəfindən amidlər üzərində efirlərin daha sürətli hidrolizinin nəticəsidir.

Phalloidin törəmələrinin sitotoksikliyi. NIH 3T3 siçan fibroblastları müxtəlif konsentrasiyalarda phalloidin və phalloidin törəmələri ilə inkubasiya edilmişdir. Hüceyrə canlılığı MTT analizi ilə 72 saat inkubasiya müddətindən sonra müəyyən edilmişdir.

n-Oktanol/su paylama əmsalları (log PvayŞəkil 2-dəki hidrofobik phalloidin törəmələrinin hüceyrə toksikliyinə qarşı qrafiki (log (1/IC)50) NIH 3T3 siçan fibroblastlarında.

Polilizin konjuqatları kimi phalloidinin polikatyonik törəmələri siçan fibroblastları üçün yüksək zəhərli idi və onların antiproliferativ fəaliyyəti ən lipofilik törəmə olan phalloidin oleat ilə müqayisə edilə bilərdi (Şəkil 4a). Onların toksikliyinin polimerin konfiqurasiyasından asılı olduğu aşkar edilmişdir, çünki D-konfiqurasiya edilmiş polilizinə bağlanan phalloidin, poli-(L)-lizinlə birləşdiyindən təxminən 10 dəfə az zəhərli idi. Bu, hüceyrə daxilində zəhərli bir phalloidin növünün sərbəst buraxılmasına daşıyıcının fermentativ parçalanmasını ehtiva etdiyini göstərir. Bununla razılaşaraq, hüceyrələrin içərisində disulfidi azaldan bölmənin mövcudluğunu mübahisə edərək, bağlayıcıda bir disulfid körpüsü olduqda, L-konfiqurasiya edilmiş və D-konfiqurasiya edilmiş daşıyıcı arasında heç bir fərq tapmadıq.

(a) və (b): NIH 3T3 siçan fibroblastları müxtəlif konsentrasiyalarda phalloidin və phalloidin törəmələri ilə inkubasiya edilmişdir. Hüceyrə canlılığı MTT analizi ilə 72 saat inkubasiya müddətindən sonra müəyyən edilmişdir.

Eyni şəkildə, oktarginin konjugatı üçün yüksək sitotoksiklik aşkar edilmişdir (Şəkil 4a). Polilizin törəməsinin (təxminən 150 qalıq) və oliqoarginin törəməsinin (8 qalıq) sitotoksik fəaliyyətlərinin müqayisə oluna biləcəyindən, biz iddia edirik ki, arginin qalıqları lizin qalıqlarından daha çox phalloidinin daxililəşməsinə vasitəçilik edir.

Metoksi-polietilen-qlikola bağlı phalloidin üçün biz sitotoksikliyin ciddi şəkildə polimer zəncirinin molekulyar çəkisindən asılı olduğunu tapdıq (Şəkil 4b). Ən aktiv ən uzun zəncirli konjugat idi (Mr = 22,600). Polimer zənciri qısaldıldıqda sitotoksiklik nəzərəçarpacaq dərəcədə azaldı (Cədvəl 1).

Tat-peptidlə birləşmə də phalloidinin sitotoksikliyini artırmaqda çox təsirli idi (Şəkil 4b), eyni zamanda Kaposi protein fraqmenti ilə phalloidin konjugatı (membran keçiriciliyini artırdığı iddia edilir) daha az təsirli idi (məlumatlar göstərilmir).

Siçan fibroblastları ilə yanaşı, bir və ya digər şiş hüceyrəsi üçün mümkün spesifiklikləri tapmaq üçün bir neçə insan lösemi və limfoma hüceyrə xəttində phalloidin törəmələrini araşdırdıq. Bununla belə, Jurkat hüceyrələri (Cədvəl 1) və sınaqdan keçirilmiş bütün digər hüceyrə xətləri (K562 hüceyrələri, HL-60 hüceyrələri və Daudi hüceyrələri) siçan fibroblastları ilə müqayisə edilə bilən həssaslıqlar göstərdi (bax. Dəstəkləyici Məlumat Faylı 1).

Qəbul kinetikası

Phalloidinin toksik təsiri yavaş inkişaf etdiyi üçün böyümənin ləngiməsi yalnız 72 saatdan sonra ölçüldü. Bu dövrdə plazma membranına bağlanma, daxililəşdirmə, emal və toksinlərin ayrılması və s. kimi bir neçə qismən proseslər baş verməlidir ki, bunları ayırd etmək mümkün deyil. Bununla belə, müxtəlif inkubasiya vaxtlarından sonra toksin mühitinin toksinsiz mühitlə əvəz edilməsi toksin törəmələrinin hər birinin hüceyrə səthinə bağlanması üçün tələb olunan vaxt haqqında məlumat verəcəkdir. Ən təsirli üç phalloidin konjugatı olan phalloidin oleatı müqayisə etdik (1e), phalloidin-Tat konjugatı (2c) və phalloidin polilizin (2e) (Şəkil 5) və müəyyən etdi ki, məsələn, 72 saatdan sonra müəyyən bir toksin konsentrasiyası ilə böyümənin 50% inhibisyonuna nail olmaq üçün lazım olan məruz qalma vaxtları həqiqətən 2 saatdan 24 saata qədər əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdi. Nəticələr göstərir ki, polikatyonik törəmə lipofil konyuqata nisbətən daha sürətli bağlanmışdır.

Müxtəlif məruz qalma müddətlərindən sonra toksinlərin yuyulduğu 72 saatlıq inkubasiyadan sonra sitotoksisite ilə ölçülən üç phalloidin törəməsinin NIH 3T3 hüceyrələrində tutulma müddəti.

Phalloidinin hüceyrələrə udulmasını gücləndirən flüoresan qalıq

Tetrametilrodaminil-phalloidin (Şəkil 6a) 30 il ərzində sabit hüceyrələrdə aktin liflərini vizuallaşdırmaq üçün istifadə edilmişdir. Burada göstəririk ki, rodamin qalığı həm də hüceyrənin udulmasını güclü şəkildə gücləndirib və bu phalloidin törəməsini hüceyrə biologiyası üçün bir vasitə halına gətirir. IC ilə50 onun toksikliyi ən zəhərli phalloidin törəmələri olan phalloidin oleat (1e) və phalloidin-poli-(L)-lizin (2e). Daha da əhəmiyyətlisi, rodaminil-phalloidin hüceyrənin içərisində parçalanmamış kimi görünür və flüoresansı ilə zəhərli şəraitdə də olsa, hədəf zülalının, aktin filamentlərinin quruluşu haqqında məlumat verə bilər.

(a) Tetrametilrodaminil-phalloidinin kimyəvi quruluşu (3). (b) NIH 3T3 siçan fibroblastlarının tetrametilrodaminil-phalloidin tərəfindən böyüməsinin inhibəsi (3) phalloidinə qarşı (1) 72 saat inkubasiya müddətindən sonra. (c) Tetrametilrodaminil-phalloidinin bağlanması və qəbulu (3) 1, 6 və 24 saatdan sonra NIH 3T3 siçan fibroblastlarında, flüoresan mikroskopiya ilə sənədləşdirildiyi kimi.

Rodamin etiketli phalloidindən istifadə edərək, membran keçirən peptidlərin hüceyrəyə necə daxil edildiyini də öyrənə bilərik. Təsirdən dərhal sonra toksin flüoresan mikroskopiya ilə göstərildiyi kimi hüceyrələrin plazma membranında yerləşdi (Şəkil 6c), 6 saatdan sonra isə endositotik veziküllərdə toksinin artan miqdarı tapıldı. 24 saatdan sonra rodaminlə işarələnmiş toksinlərin çoxu hələ də endosomlarda idi, bəziləri isə filamentlərin bəzədilməsi nəticəsində öz hədəfini tapmışdı.

Phalloidin hüceyrələrin apoptozuna səbəb olur

Mikroskop altında, membran keçirən phalloidin törəmələri ilə müalicə olunan hüceyrələr, apoptoza məruz qalan hüceyrələr üçün təsvir edildiyi kimi büzülmüş və inkişaf etmiş qabarcıqlar meydana çıxdı. Anneksinlə müalicə, ardınca axın sitometrik analizi apoptoz üçün xarakterik olan və kamptotesinin yaratdığına bənzər flüoresan paylanmasını göstərdi. Doğma phalloidin ilə müalicə olunan hüceyrələr nəzarətdən fərqlənmirdi [13].

Amatoksin törəmələri ilə böyümənin ləngiməsi

Falotoksinlərdən fərqli olaraq, təbii amatoksinlər hüceyrə kulturalarında toksikdir, IC nümayiş etdirir.50 10 𢄦 M ətrafında dəyərlər. Amatoksinlər phallotoksinlərdən daha hidrofilik olduğundan, onların membran keçirmə qabiliyyətinin phallotoksinlərdən daha böyük olması ehtimalı azdır. Daha çox ehtimal olunan izahat budur ki, amatoksinlər üçün hüceyrələr üçün öldürücü həddi phallotoksinlərə nisbətən daha aşağıdır (Müzakirəyə baxın).

Phallotoksin seriyasında tədqiq edilən daxililəşdirmə vasitəçiliyi qalıqlarından ikisi, olein turşusu və polilizin də amatoksin seriyasında onların qəbul etmə qabiliyyətinə görə sınaqdan keçirilmişdir. Struktur üzrə fəaliyyət tədqiqatları göstərdi ki, dihidroksi-izolösin hissəsinin əsas OH qrupu (Şəkil 7) RNT polimeraza II bağlanmasında iştirak etmir və buna görə də olein turşusu xlorid ilə törəmə üçün istifadə edilə bilər (Cədvəl 2). Triptofanın 6 OH-nin eyni vaxtda asilləşməsinin qarşısını almaq üçün asetilləşmədən əvvəl fenolik OH metilləşdirildi. Polilizinlə birləşmək üçün aspartik turşunun təbii karboksi qrupu - amanitində mövcud olan aktivləşdirildikdən sonra istifadə edilmişdir. N-hidroksisuksinimid esteri polilizin tərkibindəki ε-amino qrupları ilə reaksiya verdi. Polimer daşıyıcı hüceyrə daxilində proteazlar tərəfindən parçalana bildiyi üçün biz amatoksinin bioloji mövcudluğunun konfiqurasiyadan asılı olub olmadığını öyrənmək üçün həm poli-(L)-lizin, həm də poli-(D)-lizini daşıyıcı kimi araşdırdıq. polimer daşıyıcısında lizin.

Amanitinin kimyəvi quruluşu, daxililəşdirmə-vasitəçi hissələrə (R 1, R 3) birləşmə üçün birləşmə yeri ilə.

Cədvəl 2

Amanitin törəmələrinin və IC strukturları50 72 saat inkubasiya müddətindən sonra siçan fibroblastlarında böyümənin inhibə konsentrasiyaları (MTT hüceyrə proliferasiyası təhlili).

R 1 R 2 R 3 İ C50 dəyərlər NIH 3T3 fibroblastlar [nM]
4OHOHNH2α-amanitin6,200
4aOCO(CH2)7CHCH(CH2)7CH3OCH3NH2α-amanitin oleat39
5OHOHOHβ-amanitin1,000
5aOHOHβ-amanitin poli-(L)-lizin10
5bOHβ-amanitin poli-(D)-lizin18,000

Amanitinin olein turşusuna konjuqasiyası sitotoksikliyi 150 dəfə artırdı (Cədvəl 2-ə baxın). Phallotoksinlərə bənzətməklə, olein turşusu esterinin hüceyrə daxilində hidroliz edildiyi qənaətinə gəlirik. β-Amanitin, poli-(L)-lizinlə konyuqasiya edildikdə, siçan fibroblastları üçün yerli toksindən 100 qat daha zəhərli oldu, IC göstərdi.50 nanomolyar diapazonda qiymətlər (Şəkil 8). Phallotoksin seriyasında olduğu kimi, β-amanitin konjuqatlarının toksikliyi toksinin polimer daşıyıcıdan ayrılmasından asılıdır, belə ki, β-amanitinin (L)-polimerlə birləşməsi 1800 dəfə daha zəhərlidir. (D)-polimerlə birləşdirildikdə (Cədvəl 2).

NIH 3T3 siçan fibroblastları müxtəlif konsentrasiyalarda α-amanitin və amanitin törəmələri ilə inkubasiya edilmişdir. Hüceyrə canlılığı MTT analizi ilə 72 saat inkubasiya müddətindən sonra müəyyən edilmişdir.


İçindəkilər

Aflatoksin B1 ən zəhərli hesab olunur və hər ikisi tərəfindən istehsal olunur Aspergillus flavusAspergillus paraziticus. Aflatoksin M1 fermentasiya bulyonunda mövcuddur Aspergillus paraziticus, lakin bu və aflatoksin M2 həm də yoluxmuş qaraciyər aflatoksin B metabolizə etdikdə istehsal olunur1 və B2.

  • Aflatoksin B1 və B2 (AFB), tərəfindən hazırlanmışdır Aspergillus flavusA. paraziticus
  • Aflatoksin G1 və G2 (AFG), bəzi qrup II tərəfindən istehsal edilmişdir A. flavusAspergillus paraziticus[16]
  • Aflatoksin M1 (AFM1), aflatoksin B metaboliti1 insanlarda və heyvanlarda (ng səviyyələrinə məruz qalma ana südü ilə ola bilər)
  • Aflatoksin M2, aflatoksin B metaboliti2 çirklənmiş qidalarla qidalanan mal-qaranın südündə [17]
  • Aflatoksikol (AFL): lakton halqasının parçalanması nəticəsində yaranan metabolit
  • Aflatoksin Q1 (AFQ1), AFB-nin əsas metaboliti1 in in vitro digər yüksək onurğalıların qaraciyər preparatları [18]

AFM, AFQ və AFL epoksid olmaq imkanını saxlayır. Buna baxmayaraq, onlar metabolizasiya olunmamış toksindən daha az mutagenez törətmək qabiliyyətinə malikdirlər. [19]

Aflatoksinlər hər ikisi tərəfindən istehsal olunur Aspergillus flavusAspergillus paraziticus, təbiətdə geniş yayılmış 'alaqlı' kiflərin ümumi formalarıdır. Bu qəliblərin olması həmişə aflatoksinin zərərli səviyyələrinin mövcud olduğunu göstərmir, lakin əhəmiyyətli bir riski göstərir. Kalıplar məhsul yığımından əvvəl və ya saxlama zamanı, xüsusilə yüksək rütubətli mühitə və ya quraqlıq kimi stresli şərtlərə uzun müddət məruz qaldıqdan sonra qidaları koloniyalaşdıra və çirkləndirə bilər.

Doğma yaşayış yeri Aspergillus torpaqda, çürüyən bitki örtüyündə, ot və taxıllarda mikrobioloji pozulmalara məruz qalır, lakin böyüməsi üçün əlverişli şərait yarandıqda bütün növ üzvi substratları işğal edir. Aflatoksinlərin istehsalı üçün əlverişli şərtlərə yüksək nəmlik (ən azı 7%) və 55 ° F (13 ° C) ilə 104 ° F (40 ° C) arasında olan temperatur (optimal 81--86 ° F) daxildir. [20] [21] Aflatoksinlər bütün əsas taxıl bitkilərindən və fıstıq yağı və sirr kimi müxtəlif mənbələrdən təcrid edilmişdir. Aflatoksinlərlə müntəzəm olaraq çirklənmiş əsas məhsullara manyok, bibər, qarğıdalı, pambıq toxumu, darı, fıstıq, düyü, sorqo, günəbaxan toxumu, ağac qoz-fındıqları, buğda və insan və ya heyvan istehlakı üçün nəzərdə tutulmuş müxtəlif ədviyyatlar daxildir. Heyvanlar çirklənmiş taxıllarla qidalandıqda bəzən yumurta, süd məhsulları və ətdə aflatoksin transformasiya məhsulları olur. [1] [22]

Keniya və Malidə aparılan bir araşdırma, qarğıdalıların qurudulması və saxlanması üçün üstünlük təşkil edən təcrübələrin aflatoksinlərə məruz qalmasını minimuma endirmək üçün qeyri-adekvat olduğunu müəyyən etdi. [23]

Funqisidlərlə müalicə olunmayan üzvi bitkilər aflatoksinlərlə çirklənməyə daha həssas ola bilər. [24]

Kənd təsərrüfatı və qidalanma təhsilinin aşağı və orta gəlirli ölkələrdə aflatoksinə məruz qalmanı azalda biləcəyini göstərən çox məhdud sübutlar var. [25]

Heç bir heyvan növü aflatoksinlərin kəskin zəhərli təsirlərinə qarşı immun deyil. Yetkin insanlar aflatoksinə məruz qalmağa yüksək dözümlüdürlər və nadir hallarda kəskin aflatoksikoza tab gətirirlər [26], lakin uşaqlar xüsusilə təsirlənir və onların məruz qalması aşağıda qeyd olunan bütün simptomlara əlavə olaraq böyümənin və inkişafın ləngiməsinə səbəb ola bilər. [4]

Yüksək səviyyəli aflatoksinə məruz qalma kəskin qaraciyər nekrozu (kəskin aflatoksikoz) yaradır, nəticədə daha sonra qaraciyər sirrozu və ya karsinoması yaranır. Kəskin qaraciyər çatışmazlığı qanaxma, ödem, həzmdə dəyişiklik, qida maddələrinin udulmasında və/və ya metabolizmində dəyişikliklər, psixi dəyişikliklər və/və ya koma ilə özünü göstərir. [26]

Chronic, subclinical exposure does not lead to symptoms so dramatic as acute aflatoxicosis. Chronic exposure increases the risk of developing liver and gallbladder cancer, [27] as aflatoxin metabolites may intercalate into DNA and alkylate the bases through epoxide moiety. This is thought to cause mutations in the səh53 gene, an important gene in preventing cell cycle progression when there are DNA mutations, or signaling apoptosis (programmed cell death). These mutations seem to affect some base pair locations more than others, for example, the third base of codon 249 of the p53 gene appears to be more susceptible to aflatoxin-mediated mutations than nearby bases. [28] As with other DNA-alkylating agents, Aflatoxin B1 can cause immune suppression, and exposure to it is associated with an increased viral load in HIV positive individuals. [29] [30]

The expression of aflatoxin-related diseases is influenced by factors such as species, age, nutrition, sex, and the possibility of concurrent exposure to other toxins. The main target organ in mammals is the liver, so aflatoxicosis primarily is a hepatic disease. Conditions increasing the likelihood of aflatoxicosis in humans include limited availability of food, environmental conditions that favour mould growth on foodstuffs, and lack of regulatory systems for aflatoxin monitoring and control. [31]

A regular diet including apiaceous vegetables, such as carrots, parsnips, celery, and parsley may reduce the carcinogenic effects of aflatoxin. [32]

There is no specific antidote for aflatoxicosis. Symptomatic and supportive care tailored to the severity of the liver disease may include intravenous fluids with dextrose, active vitamin K, B vitamins, and a restricted, but high-quality protein diet with adequate carbohydrate content.

In other animals Edit

In dogs, aflatoxin has potential to lead to liver disease. Low levels of aflatoxin exposure require continuous consumption for several weeks to months in order for signs of liver dysfunction to appear. [33] Some articles have suggested the toxic level in dog food is 100–300 ppb and requires continuous exposure or consumption for a few weeks to months to develop aflatoxicosis. [34] No information is available to suggest that recovered dogs will later succumb to an aflatoxin-induced disease.

Turkeys are extremely susceptible to aflatoxicosis. Recent studies have revealed that this is due to the efficient cytochrome P450 mediated metabolism of aflatoxin B1 in the liver of turkeys and deficient glutathione-S-transferase mediated detoxification. [35] [36]

Some studies on pregnant hamsters showed a significant relationship between exposure of aflatoxin B1 (4 mg/kg, single dose) and the appearance of developmental anomalies in their offspring. [37]

In 2005, Diamond Pet Foods discovered aflatoxin in a product manufactured at their facility in Gaston, South Carolina. [38] [39] In 23 states, Diamond voluntarily recalled 19 products formulated with corn and manufactured in the Gaston facility. Testing of more than 2,700 finished product samples conducted by laboratories confirmed that only two date codes of two adult dog formulas had the potential to be toxic. [40]

In December 2020 and January 2021, Midwestern Pet Foods recalled dog food that contained fatal levels of aflatoxin. [41] As many as 70 dogs had died from aflatoxin poisoning by January 12, 2021. [42]

There are two principal techniques that have been used most often to detect levels of aflatoxin in humans.

The first method is measuring the AFB1-guanine adduct in the urine of subjects. The presence of this breakdown product indicates exposure to aflatoxin B1 during the past 24 hours. This technique measures only recent exposure, however. Due to the half-life of this metabolite, the level of AFB1-guanine measured may vary from day to day, based on diet, it is not ideal for assessing long-term exposure.

Another technique that has been used is a measurement of the AFB1-albumin adduct level in the blood serum. This approach provides a more integrated measure of exposure over several weeks or months.


İçindəkilər

When an insect ingests these proteins, they are activated by proteolytic cleavage. The N-terminus is cleaved in all of the proteins and a C-terminal extension is cleaved in some members. Once activated, the endotoxin binds to the gut epithelium and causes cell lysis by the formation of cation-selective channels, which leads to death. [2] [1]

The activated region of the delta toxin is composed of three distinct structural domains: an N-terminal helical bundle domain (InterPro: IPR005639) involved in membrane insertion and pore formation a beta-sheet central domain involved in receptor binding and a C-terminal beta-sandwich domain (InterPro: IPR005638) that interacts with the N-terminal domain to form a channel. [1] [2]

B. thuringiensis encodes many proteins of the delta endotoxin family (InterPro: IPR038979), with some strains encoding multiple types simultaneously. [3] A gene mostly found on plasmids, [4] delta-entotoxins sometimes show up in genomes of other species, albeit at a lower proportion than those found in B. thuringiensis. [5] The gene names looks like Cry3Bb , which in this case indicates a Cry toxin of superfamily 3 family B subfamily b. [6]

Cry proteins that are interesting to cancer research are listed under a parasporin (PS) nomenclature in addition to the Cry nomenclature. They do not kill insects, but instead kill leukemia cells. [7] [8] [9] The Cyt toxins tend to form their own group distinct from Cry toxins. [10] Not all Cry -- crystal-form -- toxins directly share a common root. [11] Examples of non-three-domain toxins that nevertheless have a Cry name include Cry34/35Ab1 and related beta-sandwich binary (Bin-like) toxins, Cry6Aa, and many beta-sandwich parasporins. [12]

Specific delta-endotoxins that has been used for genetic engineering include Cry3Bb1 found in MON 863 and Cry1Ab found in MON 810, both of which are corn species. Cry3Bb1 is particularly useful because it kills the coleopteran insects such as the corn rootworm, an activity not seen in other Cry proteins. [1] Other common toxins include Cry2Ab and Cry1F in cotton and corn. [13] In addition, Cry1Ac is effective as a vaccine adjuvant in humans. [14]

Some insects populations have started to develop resistance towards delta endotoxin, with five resistant species found as of 2013. Plants with two kinds of delta endotoxins tend to make resistance happen slower, as the insects have to evolve to overcome both toxins at once. Planting non-Bt plants with the resistant plants will reduce the selection pressure for developing the toxin. Finally, two-toxin plants should not be planted with one-toxin plants, as one-toxin plants act as a stepping stone for adaption in this case. [13]


Why/How do Cyanobacteria Produce Toxins?

I've been doing some research on the versatility of nitrogen-fixing cyanobacteria, particularly of the genus Anabaena, and I often run into safety hazards and have to add extra steps to my procedures because of the toxins produced by the genus. After doing some reading, I've found that most cyanobacteria produce toxins (collectively dubbed "cyanotoxins"). The wide variety of different structures and mechanisms of the toxins across multiple genera is astounding, especially because some of them are carcinogens, which would logically affect the host unless a mechanism to prevent this had evolved. This tells me that a lot of evolutionary "effort" must have been put into the evolution of toxin production in cyanobacteria. Originally, I just thought that the toxins were a natural part of their metabolism that evolved normally because these compounds didn't affect them in the same way as they did us. Now that I see the Huge, variable trend throughout the class, I have begun to think otherwise. My questions are as follows:

  1. What is the evolutionary basis for the production of cyanotoxins by cyanobacteria
  2. Are the cyanotoxins a necessary part of the bacteria's metabolism, or can they be eliminated by way of genetic engineering without directly affecting the success of the organism?
  3. How do cyanobacteria cope with the constant exposure to native carcinogens?

These questions are only the major ones that I have, so any extra information is greatly appreciated