Structural basis for the unique ganglioside and cell membrane recognition mechanism of botulinum neurotoxin DC

Botulinum neurotoxins (BoNTs), the most potent toxins known, are potential bioterrorism agents. It is well established that all seven serotypes of BoNTs (BoNT/A-G) require complex gangliosides as co-receptors. Here, we report that BoNT/DC, a presumed mosaic toxin between BoNT/D and BoNT/C1, binds and enters efficiently into neurons lacking complex gangliosides and shows no reduction in toxicity in mice deficient in complex gangliosides. The co-crystal structure of BoNT/DC with sialyl-Thomsen-Friedenreich antigen (Sialyl-T) suggests that BoNT/DC recognizes only the sialic acid, but not other moieties in gangliosides. Using liposome flotation assays, we demonstrate that an extended loop in BoNT/DC directly interacts with lipid membranes, and the co-occurring sialic acid binding and loop-membrane interactions mediate the recognition of gangliosides in membranes by BoNT/DC. These findings reveal a unique mechanism for cell membrane recognition and demonstrate that BoNT/DC can use a broad range of sialic acid-containing moieties as co-receptors.

Berntsson, Ronnie P. -A.Umeå universitet,Stockholms universitet,Institutionen för biokemi och biofysik,Umeå University, Sweden,Institutionen för medicinsk kemi och biofysik,Stockholm Univ, Dept Biochem & Biophys, SE-10691 Stockholm, Sweden(Swepub:umu)robe0049 (författare)
Tepp, William H. (författare)
Tao, Liang (författare)
Johnson, Eric A. (författare)
Stenmark, PålStockholms universitet,Institutionen för biokemi och biofysik(Swepub:su)stenm (författare)
Dong, Min (författare)
Stockholms universitetInstitutionen för biokemi och biofysik (creator_code:org_t)

Ingår i:Nature Communications: Springer Science and Business Media LLC82041-1723

Av författaren/redakt...: Zhang, Sicai; Berntsson, Ronni ...; Tepp, William H.; Tao, Liang; Johnson, Eric A.; Stenmark, Pål; visa fler...; Dong, Min; visa färre...

Om ämnet

MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP: MEDICIN OCH HÄLS ...; och Medicinska och f ...; och Mikrobiologi ino ...

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.