La tossina difterica è l'unico fattore di virulenza di Corynebacterium diphtheriae. Il batterio si localizza a livello della faringe e nelle primissime vie respiratorie e non presenta alcuna tendenza alla diffusione, anche se la reazione distruttiva delle cellule della mucosa può essere molto intensa e ostacolare seriamente la respirazione.
La tossina è codificata dal gene tox di un fago temperato, integrato nel cromosoma batterico che viene trascritto in condizioni di stress a carenza di ferro.
La tossina, di tipo A-B, è sintetizzata come unico peptide:
La tossina viene introdotta nella cellula per endocitosi mediata dal recettore. Il componente A possiede un'attività catalitica ADP-ribosilante simile a quella della tossina colerica, il bersaglio però di tale attività è qui rappresentato dal fattore di allungamento, detto EF-2, che interviene nella sintesi della catena peptidica a livello della traslocazione sul ribosoma. La tossina catalizza la ADP-ribosilazione del residuo di diftamide presente nel fattore di allungamento. Il complesso EF-2-ADP-ribosio che ne risulta è inattivo, e quindi la sintesi proteica viene bloccata portando a morte la cellula.
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