Diphtherietoxin, ADP-Ribosylase, ein saures Einkettenprotein (Mr 62kDa) mit hoher Toxizität aus Corynebacterium diphtheriae, das zur Familie der toxischen Proteine (Gifte) gehört, und durch ADP-Ribosylierung wirkt. Bereits wenige Milligramm des D. sind für nichtimmunisierte Personen letal. Diphtherie war vor der Entwicklung effektiver Impfstoffe eine sehr häufige Todesursache bei Kindern. Das Gen für das D. stammt von einem lysogenen Phagen, der einige Stämme von C. diphtheriae befällt. D. weist eine trimere Domänenstruktur auf. Im N-terminalen Bereich befindet sich die katalytische Domäne, im mittleren Sequenzbereich die Membran-Insertionsdomäne und im C-terminalen Abschnitt die Rezeptorbindungsdomäne. Das D. bindet mit der zuletzt genannten Domäne an die Vorstufe eines Wachstumsfaktors an der Zelloberfläche, wodurch die Aufnahme des Komplexes durch Endocytose eingeleitet wird. In den Endosomen erfolgt eine Spaltung in das A-Fragment (Mr 21kDa) und das B-Fragment (M_r 40 kDa). Die Membran-Insertionsdomäne des B-Fragments wird durch den sauren pH des Endosoms aktiviert und ermöglicht dem katalytischen A-Fragment den Transfer in das Cytosol. Schon ein einziges A-Fragment im Cytosol kann eine Zelle durch ADP-Ribosylierung des Elongationsfaktors 2 (EF2) der Proteinbiosynthese töten. Es katalysiert die Übertragung der ADP-Ribose-Einheit von NAD+ auf ein N-Atom des Imidazolrests in Diphthamid, eines modifizierten Aminosäurerests des EF2, wodurch die Translokase EF2 nicht mehr in der Lage ist, die Translokation der wachsenden Polypeptidkette auszuführen.