Ejemplo real

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Toxinas de Shigella

Las toxinas de Shigella dysenteriae y de algunas cepas de E.coli (toxinas Shiga) se unen al glicolípido Gb3Cer de la superficie celular. !En este caso el receptor de la señal es el ligando, y la proteína es la señal¡.

El complejo es internalizado por endocitosis, y ya en el interior celular la toxina inhibe la síntesis de proteínas al inactivar catalíticamente la subunidad 60S de los ribosomas. Desde el punto de vista clínico, estas toxinas son responsables de colitis hemorrágicas. Existen dos formas muy parecidas de estas toxinas, Stx1 y Stx2. Al estudiar su acción se encuentra lo siguiente:

  1. Stx2 es alrededor de 1000 veces más tóxica que Stx1 sobre células humanas en cultivo.
  2. Sin embargo, ambas formas actúan exactamente igual sobre los ribosomas,
  3. Para explicar esta diferencia entre el comportamiento sobre la célula o sobre los ribosomas aislados, cabe suponer que las diferencias de toxicidad se deben a que se unen diferentemente al receptor celular, siendo la unión de la forma más tóxica Stx2 mas eficiente que Stx1.
  4. Sin embargo, los valores de Kd apuntan justo en la dirección opuesta; Stx1 se une con mayor afinidad que Stx2.

Cuando se determinaron los valores de las constantes K1 y K-1 directamente por resonancia de plasmón superficial (Surface Plasmon resonance, SPR), se encontró una explicación de esta paradoja:

  K1 M-1.s-1 K-1 s-1 t1/2 s Kd mM Kd equilibrio mM
Stx1 4,53 x 104 16,6 10-3 42 0,37 0,22
Stx2 2,8 x 103 3,82 10-3 182 1,36 1,04

El primer valor de Kd corresponde al calculado a partir de las constantes K1 y K-1; el segundo al determinado experimentalmente una vez alcanzado el equilibrio de asociación. Note el buen ajuste entre ambos valores.

Stx2 se une con menor afinidad, pero permanece más tiempo unida; por consiguiente, es razonable suponer que cuando Stx2 se une, hay tiempo para que el receptor se internalice en la célula. Al contrario, Stx1 se une más rápido, pero también se separa demasiado pronto, y muchos complejos no llegan a entrar en la célula por lo que Stx1 no llega a bloquear eficientemente la síntesis de proteínas aunque las moléculas de toxina se unan al glicolípido con mayor afinidad que las de Stx2.

Este ejemplo ha sido adaptado (y simplificado) de:  Nakakima, H. et al., "Kinetic analysis of Binding between Shiga toxin and receptor glycolipid Gb3Cer by Surface Plasmon Resonance". J. Biol. Chem., 276:42915-42922 (2001).

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