La tossina difterica prodotta da "Corynebacterium diphtheriae" rappresenta il principale strumento di patogenicità. L'infezione difterica si localizza a livello del faringe e il batterio non mostra alcuna tendenza alla diffusione, anche se la reazione distruttiva delle cellule mucose e la conseguente reazione essudativa-infiammatoria può essere molto intensa e può arrivare ad ostacolare seriamente la respirazione. Il gene "tox", che codifica la tossina, viene trascritto in condizioni di stress da carenza di ferro. La tossina diffonde nell'organismo e si lega con la porzione C-terminale a recettori glico-proteici ampiamente diffusi nelle cellule animali dove viene scissa da proteasi di membrana nei componenti A e B che rimangono uniti da un ponte disolfurico. La tossina viene introdotta nella cellula per endocitosi mediata dal recettore e, dopo l'interruzione del ponte disolfurico ad opera di sostanze riducenti intra-cellulari, il componente A viene traslocato nel citosol attraverso la membrana della vescicola endocitica. Il componente A possiede un'attività catalitica ADP-ribosilante. Il bersaglio dell'attività ADP-ribosil-trasferasi del componente A della tossina difterica è rappresentato dal fattore di allungamento 2 (EF-2) che interviene nella sintesi della catena peptidica a livello della traslocazione sul ribosoma. Il complesso EF-2-ADP-ribosio che ne risulta è inattivo e di conseguenza la sintesi proteica viene bloccata, portando a morte la cellula.