Агатоксин - Agatoxin

ЯМР структура (PDB: 1OAV) Омега-агатоксина IVA. Пептидный каркас изображен в виде изогнутой мультипликационной диаграммы, в то время как боковые цепи аминокислот представлены закрытыми палочками. Атомы углерода окрашены в серый цвет, азот - в синий, кислород - в красный, а атомы серы - в желтый.

Агатоксины представляют собой класс химически разнообразных полиамин и пептид токсины, которые изолированы от яд различных пауков. Их механизм действия включает блокаду глутаматзакрытые ионные каналы, напряжение-управляемые натриевые каналы, или же потенциал-зависимые кальциевые каналы. Агатоксин назван в честь воронкообразного паука (Agelenopsis aperta ), который производит яд, содержащий несколько агатоксинов.[1]

Изоляция

Яд Agelenopsis aperta расположен в двух сальниках, которые расположены в двух основаниях клыков. Выброс яда происходит за счет сокращения окружающих мышц. Чтобы получить этот яд, паука доят с помощью электростимуляции. Неочищенный яд растворяют в EDTA плазма, чтобы избежать протеолиза. Очистка агатоксина осуществляется ВЭЖХ процедура.[2][3]

Структура

Агатоксины можно разделить на три основных структурных подкласса:[1]

Альфа-агатоксины

Альфа-агатоксины состоят из полиаминов, которые присоединены к ароматической части (см., Например, AG 489 ).

Му-агатоксины

Му-агатоксины представляют собой амидированные пептиды на С-конце, состоящие из 35-37 аминокислот и ограниченные четырьмя внутримолекулярный дисульфидные связи.

ПодтипДлина аминокислотыМВт (Да)UniProt
1364273P11057
2374110P11058
3384197P60178
4374208P60178
5374208P11061
6374168P11062

Омега-агатоксины

Омега-агатоксины, в свою очередь, подразделяются на четыре класса в зависимости от их первичной структуры, биохимических свойств и специфичности кальциевых каналов.[1]

ПодтипДлина аминокислотыМВт (Да)UniProt
Я11212808P15969
IBP15969
IIAP15971
IIIA768518P33034
IIIB768620P81744
IIICP81745
IIIDP81746
IVA485210P30288
IVB839167P37045

Некоторые омега-агатоксины содержат одну или несколько D-аминокислот, которые образуются из L-аминокислот под действием пептидных изомераз.[4]

Молекулярные мишени

  • Альфа-агатоксин: блокирует рецепторные каналы, активируемые глутаматом в постсинаптических терминалах нейронов насекомых и млекопитающих. альфа-агатоксин обладает антагонистической функцией у млекопитающих, включая оба NMDA и AMPA рецепторы.
  • Му-агатоксин: специфический модификатор для натриевые каналы (пресинаптические натриевые каналы, активируемые напряжением), в нервно-мышечном суставе насекомого. Му-агатоксин не действует на другие виды.
  • Омега-агатоксин: в целом тип IA и тип IIA влияют на кальциевые каналы насекомых, в то время как типы IIIA и IVA влияют на кальциевые каналы у позвоночных. Внутри кальциевых каналов, активируемых напряжением, есть две основные группы; кальциевый канал, активируемый высоким напряжением, и кальциевый канал, активируемый низким напряжением.[5] Низкоактивированные кальциевые каналы активируются меньшей деполяризацией и показывают быструю инактивацию, зависящую от напряжения. Каналы, активируемые высоким напряжением, активируются большой деполяризацией и инактивируются медленнее. ω-агатоксин блокирует только п /Q тип кальциевые каналы которые активированы напряжением.[1]
    • Типы IA и IIA блокируют пресинаптические кальциевые каналы в пресинаптических окончаниях нервно-мышечного соединения насекомых. Таким образом, тип IIA может также блокировать пресинаптические кальциевые каналы в нервно-мышечном соединении позвоночных.
    • Блоки типа IIIA ионные L-образный ток в клетках миокарда. Он также блокирует другие нейронные кальциевые каналы, в том числе N-, P / Q и Кальциевые каналы R-типа.
    • Тип IVA имеет высокое сродство и специфичность к кальциевым каналам P- и Q-типа.[1]

Механизм действия

  • Альфа-агатоксин - путем инъекции альфа-агатоксина в нервно-мышечное соединение активированный глутамат пост-соединительный канал блокируется, и, следовательно, EJP (Возбуждающий соединительный потенциал ). Это произойдет только в том случае, если синапс активируется во время воздействия токсина. Когда уже есть EJP, он будет быстро сокращен. Если токсин применяется без какой-либо синаптической активности, блока не будет. Скорость восстановления EJP будет медленнее, когда нейротрансмиттер глутамат присутствует.
  • Му-агатоксин - изменение натриевых каналов приводит к повышенной чувствительности этих каналов, и поэтому порог возбуждения будет смещен вниз. Это приводит к повышенной вероятности открытия натриевых каналов, что приводит к деполяризации. Произойдет приток кальция, и из-за увеличения частоты спонтанных возбуждающих постсинаптических токов произойдет высвобождение нейромедиатора. Будут установлены потенциалы повторяющегося действия мотонейронов.
  • Омега-агатоксин - в целом ω-агатоксин блокирует пресинаптические кальциевые каналы, поэтому приток кальция снижается. Это приводит к снижению высвобождения нейромедиатора в синаптической щели. Есть несколько подтипов, которые могут мешать друг другу и превращать блокировку в динамический процесс. Когда ω-агатоксин-IA и ω-агатоксин-IIA вводятся отдельно, они частично блокируют высвобождение медиатора. Но когда они будут введены вместе, это приведет к полному блокированию EJP.[1]

Токсичность

Альфа-агатоксин вызывает быстрый обратимый паралич у насекомых, в то время как му-агатоксин вызывает медленный и продолжительный паралич. Когда два токсина вводятся одновременно, они действуют синергетически. Таким образом, совместное введение этих токсинов приводит к параличу на очень долгий, возможно, вечный период времени.[1]Инъекция омега-агатоксина вызывает спазмы, ведущие к прогрессирующему параличу, который в конечном итоге приводит к смерти насекомых. Поскольку у насекомых гораздо меньший репертуар потенциалзависимых кальциевых каналов и другая фармакология, чем у позвоночных, эффекты могут различаться у разных видов.[6]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм Адамс МЭ (2004). «Агатоксины: токсины, специфичные для ионных каналов, американского воронкообразного паука Agelenopsis aperta». Токсикон. 43 (5): 509–25. Дои:10.1016 / j.toxicon.2004.02.004. PMID  15066410.
  2. ^ Козлов С., Малявка А., Маккатчен Б., Лу А., Шеперс Е., Херрманн Р., Гришин Е. (2005). «Новая стратегия для идентификации токсиноподобных структур в яде пауков». Белки. 59 (1): 131–40. Дои:10.1002 / prot.20390. PMID  15688451.
  3. ^ Скиннер WS, Адамс ME, Quistad GB, Kataoka H, ​​Cesarin BJ, Enderlin FE, Schooley DA (1989). «Очистка и характеристика двух классов нейротоксинов из воронкообразного паука, Agelenopsis aperta». J. Biol. Chem. 264 (4): 2150–5. PMID  2914898.
  4. ^ Шиката Й, Охе Х, Мано Н, Кувада М, Асакава Н (1998). «Структурный анализ N-связанных углеводных цепей пептид-изомеразы яда воронкообразного паука (Agelenopsis aperta)». Biosci. Biotechnol. Биохим. 62 (6): 1211–5. Дои:10.1271 / bbb.62.1211. PMID  9692206.
  5. ^ Деринг CJ, Zamponi GW (2003). «Молекулярная фармакология кальциевых каналов, активируемых высоким напряжением». J. Bioenerg. Биомер. 35 (6): 491–505. Дои:10.1023 / B: JOBB.0000008022.50702.1a. PMID  15000518.
  6. ^ Король Г.Ф. (2007). «Модуляция Ca (v) каналов насекомых пептидными токсинами пауков». Токсикон. 49 (4): 513–30. Дои:10.1016 / j.toxicon.2006.11.012. PMID  17197008.

внешняя ссылка