Structure and Function of C. Difficile Toxins

项目摘要 艰难梭菌感染（CDI）是抗生素相关性腹泻的最常见原因 和肠胃炎-在发达国家中与肠胃炎有关的死亡，它被列为 美国疾病控制和预防中心（CDC）的三大“紧急威胁”。的 与CDI相关的疾病主要由两种同源外毒素TcdA和TcdB介导。 它们靶向并破坏结肠上皮，导致腹泻和结肠炎。受体结合 是毒素作用的关键步骤，并在很大程度上决定毒素的向性， 也是治疗干预的分子靶点。 我们提案的目的是确定 并表征毒素受体，建立毒素受体识别的结构基础， 利用这些知识来获得对生物学，发病机制和 TcdA和TcdB治疗。 我们将采取跨学科的方法， 金荣盛博士团队的毒素结构/功能专业知识， 闵东博士小组的受体鉴定/发病机制。 这项拟议的工作是建立在 我们发表的关于鉴定卷曲蛋白（FZD）作为TcdB受体的工作，以及广泛的 关于毒素-受体相互作用的初步数据。 我们将集中在三个目标：（1）阐明 TcdB-β FZD识别的结构基础和致病相关性;（2）了解TcdB-β FZD的结构 的TcdB和FZD结合的影响;（3）识别和表征新的TcdA 通过CRISPR/Cas9介导的全基因组筛选， 这些研究建议 将提供一个全面的了解毒素-受体的相互作用，以及如何， 有助于TcdA和TcdB的毒素生物学和发病机制。

Project Summary  Clostridium  difficile  infection  (CDI)  is  the  most  common  cause  of  antibiotic-­associated  diarrhea  and  gastroenteritis-­associated  death  among  developed  countries,  and  it  is  classified  as  one  of  the top three “urgent threats” by the US Centers for Disease Control and Prevention (CDC). The  disease associated with CDI is mainly mediated by two homologous exotoxins, TcdA and TcdB.  They target and disrupt the colonic epithelium, leading to diarrhea and colitis. Receptor-­binding  is  a  critical  step  in  the  toxin’s  action  and  largely  determine  toxin  tropisms,  and  these  receptors  are  also  molecular  targets  for  therapeutic  interventions.  The  goal  of  our  proposal  is  to  identify  and  characterize  toxin  receptors,  establish  a  structural  basis  for  toxin-­receptor  recognition,  and  harness  this  knowledge  to  gain  a  mechanistic  understanding  of  the  biology,  pathogenesis,  and  therapy  of  TcdA  and  TcdB.  We  will  take  a  multi-­disciplinary  approach,  bringing  together  the  expertise  in  toxin  structure/function  of  Dr.  Rongsheng  Jin’s  group  with  the  expertise  in  toxin  receptor  identification/pathogenesis  of  Dr.  Min  Dong’s  group.  This  proposed  work  is  built  on  both our published work on identifying Frizzled (FZD) proteins as TcdB receptors, and extensive  preliminary  data  on  toxin-­receptor  interactions.  We  will  focus  on  three  aims:  (1)  elucidate  the  structural basis and pathogenic relevance of TcdB-­FZD recognition;; (2) understand the structure  of  TcdB  and  the  influence  of  FZD  binding;;  and  (3)  identify  and  characterize  novel  TcdA  receptors  through  a  CRISPR/Cas9  mediated  genome-­wide  screens.  These  proposed  studies  will  provide  a  comprehensive  understanding  of  toxin-­receptor  interactions  and  how  they  contribute to the toxin biology and pathogenesis of TcdA and TcdB.