ハイチのバリアントvibrio cholerae o1によるコレラ毒素のより高い生産におけるCTXB7対立遺伝子の可能な役割を解読する

コレラは、適切な衛生と衛生が妥協される発展途上国では、引き続き重要な公衆衛生上の懸念事項です。この重度の下痢性疾患は、血清群O1およびO139に属するグラム陰性病原体ビブリオコレラによって引き起こされます。コレラ毒素（CT）は主要な毒性因子であり、疾患の症状に直接関与しています。CTXB遺伝子はコレラ毒素Bサブユニット（CTB）をコードしますが、Aサブユニット（CTA）はCTXA遺伝子の産物です。CTの酵素作用は、脂質ベースの受容体ガングリオシドGM1へのBペンタマーの結合に依存します。近年、CTXB7対立遺伝子と世界中の急速な広がりによるコレラのハイチ族株の出現は、アフリカとアジアのさまざまなコレラの発生に関連しています。これらの株は、アスパラギン（n）残基がCTB前駆体（Pre-CTB）の20番目のアミノ酸位置（H20N）でヒスチジン（H）を置き換えるシグナル配列領域の追加の変異を除き、古典的なタイプ（WT）CTBを生成します。ここでは、コルカタで分離されたハイチのバリアントV. cholerae O1株は、in vitro毒性誘導条件下での現代のO1エルタル株と比較して、より多くのCTを生成したことを報告します。CTXB7対立遺伝子は、それ自体がより高いCT産生において極めて重要な役割を果たすことを観察しました。In in Silico分析に基づいて、CTXB7対立遺伝子からの毒素サブユニットのより高い蓄積は、Pre-H20N CTBのCTBシグナルペプチド領域の構造変化に起因する可能性があると仮定しました。全体として、この研究は、おそらく病原性特性の増加に対するポジティブ選択を通じて、グローバルに拡散したハイチ変異株の高毒素性表現型に関するもっともらしい説明を提供します。

Cholera continues to be an important public health concern in developing countries where proper hygiene and sanitation are compromised. This severe diarrheal disease is caused by the Gram-negative pathogen Vibrio cholerae belonging to serogroups O1 and O139. Cholera toxin (CT) is the prime virulence factor and is directly responsible for the disease manifestation. The ctxB gene encodes cholera toxin B subunit (CTB) whereas the A subunit (CTA) is the product of ctxA gene. Enzymatic action of CT depends on binding of B pentamers to the lipid-based receptor ganglioside GM1. In recent years, emergence of V. cholerae Haitian variant strains with ctxB7 allele and their rapid spread throughout the globe has been linked to various cholera outbreaks in Africa and Asia. These strains produce classical type (WT) CTB except for an additional mutation in the signal sequence region where an asparagine (N) residue replaces a histidine (H) at the 20th amino acid position (H20N) of CTB precursor (pre-CTB). Here we report that Haitian variant V. cholerae O1 strains isolated in Kolkata produced higher amount of CT compared to contemporary O1 El Tor variant strains under in vitro virulence inducing conditions. We observed that the ctxB7 allele, itself plays a pivotal role in higher CT production. Based on our in silico analysis, we hypothesized that higher accumulation of toxin subunits from ctxB7 allele might be attributed to the structural alteration at the CTB signal peptide region of pre-H20N CTB. Overall, this study provides plausible explanation regarding the hypertoxigenic phenotype of the Haitian variant strains which have spread globally, possibly through positive selection for increased pathogenic traits.