Pertussistoxin ist ein großes Protein, das von Bordatella pertussis, dem Erreger von Keuchhusten, produziert wird. Auch als PT bekannt, ist das Toxin ein großes Protein, das aus sechs Untereinheiten besteht. Es ist ein Exotoxin und wird in inaktiver Form von den Bakterienzellen freigesetzt. Sobald es in Zellen aufgenommen wurde, wird es aktiviert, wodurch die intrazellulären Signalmechanismen seiner Wirtszellen gestört und die bakterielle Besiedlung der infizierten Person erleichtert wird. Diese bakterielle Krankheit ist eine der ansteckenden Krankheiten, die sowohl Kinder als auch Erwachsene befällt, obwohl es einen Impfstoff gegen den Organismus gibt.
Es gibt sechs Untereinheiten des Pertussistoxins, die als S1, S2, S3, S4 und S5 bekannt sind. In jedem PT-Molekül befinden sich zwei Moleküle der S4-Untereinheit. Diese Art von Toxin wird als A/B-Toxin bezeichnet. Der A-Teil des Pertussistoxins besteht aus S1, hat enzymatische Aktivität und kann chemische Reaktionen katalysieren.
Der B-Abschnitt von PT enthält die Untereinheiten S2-S5 und bindet an Rezeptoren auf der Zellmembran des Wirts. Sobald eine geeignete Verbindung daran bindet, löst dies die Zellaktivität aus. Die Bindung der B-Teile des Pertussistoxins bewirkt eine Aktivierung der A-Untereinheit. Sobald diese Untereinheit aktiv ist, stört sie die Immunantwort des Wirts.
Ein wichtiger Teil des menschlichen Immunsystems ist die Aktivierung von Rezeptoren, die als G-Proteine bezeichnet werden. Sie stimulieren viele Wege, die an der Immunität beteiligt sind. Wird ihre Aktivität blockiert, kann dies die Abwehrfähigkeit eines pathogenen Befalls stark beeinträchtigen. Die Aktivierung der Untereinheit des Pertussistoxins A ermöglicht es, ADP-Ribose an eine Form des G-Proteins hinzuzufügen, wodurch die intrazelluläre Signalübertragung stark behindert und eine Immunantwort auf eine Infektion mit diesem Bordatella-Erreger gestört wird.
Die Pertussistoxin-Untereinheiten S2 und S3 binden an Rezeptoren auf verschiedenen Zelltypen. Untereinheit 3 kann an die Oberfläche von Zellen binden, die als Phagozyten bezeichnet werden und deren Funktion darin besteht, Bakterien und andere Eindringlinge aufzunehmen und zu absorbieren. Es ist nicht klar, warum der Erreger diese Reaktion auslöst. Eine Hypothese ist, dass die pathogenen Bakterien, indem sie sich in diesen spezialisierten Zellen befinden, in der Lage sind, einen anderen Aspekt des Immunsystems zu begrenzen. Normalerweise würden diese Zellen giftige oxidierte Produkte produzieren, die Bakterien in der Umgebung abtöten würden.
Bei der biochemischen Forschung an G-Proteinen wird häufig das kommerziell erhältliche Pertussistoxin verwendet. Die Fähigkeit dieser Untereinheit, dem G-Protein ADP-Ribose hinzuzufügen, bewirkt, dass ihre Aktivität von jeglicher Reaktion des Rezeptors des G-Proteins getrennt ist. Dies ist nützlich für Studien von G-Proteinen. Es ist in inaktiver Form erhältlich und erfordert keine Aktivierung, wenn es mit Zellextrakten oder Zellen verwendet wird, aber wenn die Experimente gereinigtes G-Protein beinhalten.