Дельта-атракотоксин - Delta atracotoxin

Дельта-атракотоксин
Токсин паука ACTX 1QDP.png
3D-стик-модель дельта-атракотоксина-Ar1 (робустоксина)
Идентификаторы
СимволАтракотоксин
PfamPF05353
ИнтерПроIPR008017
SCOP21qdp / Объем / СУПФАМ
OPM суперсемейство112
Белок OPM1vtx

Дельта-атракотоксин (δ-ACTX-Ar1, робустоксин, или же робустотоксин) является низко-молекулярный вес нейротоксичный полипептид найдено в яд из Сиднейский паук-воронка (Атракс робустус).

Дельта-атракотоксин производит потенциально смертельный нейротоксичный симптомы в приматы, замедляя инактивацию ионные каналы натрия в вегетативной и моторной нейроны. В предназначении пауков насекомое добычу, токсин оказывает такое же действие на калий и кальциевые ионные каналы.[1]

В состав атракотоксина входит ядро бета-регион с цистиновый узел мотив, свойство, наблюдаемое у других нейротоксических полипептидов.[1][2]

История

С 1927 г. ведется учет отравления людей - сиднейским воронкообразным пауком, и в медицинской литературе было зарегистрировано 14 смертей в период с 1927 по 1981 год, когда противоядие стал доступен. Во всех случаях, в которых определялся пол паука, смерть наступала после укуса паука-самца.[3]

Структура

Дельта-атракотоксин представляет собой пептидный токсин из 42 остатков с химической формулой C206ЧАС313N59О59S9.[4] Аминокислотная последовательность дельта-атракотоксина необычна тем, что она содержит три последовательных остатка цистеина в положениях 14–16. Аминокислотная последовательность дельта-атракотоксина:

CAKKRNWCGK NEDCCCPMKC IYAWYNQQGS CQTTITGLFK KC

Цистеиновые мостики существуют между Cys1 и Cys15, Cys8 и Cys20, Cys14 и Cys31, а также Cys16 и Cys42.

Структура состоит из небольшого трехцепочечного бета-лист стабилизируется дисульфидным узлом, за которым следует С-концевой удлинитель, содержащий три классических или обратных Y-образных поворота. Дисульфидный узел - это кольцо, состоящее из двух дисульфидных связей (1-15 и 8-20) и соединительного каркаса, через который проходит третья дисульфидная связь (14-31) пасов. Β-лист, определенный на основе межлистового водородные связи, состоит из остатков 6-8 (цепь I), 19-21 (цепь II) и 29-32 (цепь III) с топологией + 2x, -1. Две водородные связи (один амид из которых имеет медленно обменивающийся амидный протон) между нитями I и III искажены (расстояние от NH до CO от 2,5 до 3,0 A). Между нитями II и III имеется четыре водородные связи (каждая из которых имеет соответствующие медленно обменивающиеся амидные протоны), три из которых присутствуют в большинстве структур и одна в половине структур. Структура содержит ряд обращений цепи. Первый не вполне определен и представляет собой ß-поворот типа II (Lys3-Asn6) или y-поворот с центром на Arg5. Цепной разворот II - это y-виток с центром Gly9. Цепной разворот III не очень хорошо определен, являясь либо бета-разворотом типа I (Asnn-Cys14), либо обратным y-поворотом с центром на Asn11. Обращение цепи IV (Cys15-Met18) не стабилизируется водородной связью, но имеет цис-пептидную связь между Cys16 и Pro17 и напоминает переход типа Via. Пятое обращение цепи происходит в районе остатков 22-28, которые удовлетворяют критериям i2-петли. С-концевое удлинение, стабилизированное дисульфидной связью Cys16-Cys42, состоит из трех y-витков, VI-VIII, которые, соответственно, представляют собой обратный виток с центром на Thr33, классический виток с центром на Ile35 и обратный виток с центром. на Phe39. Все три водородные связи Y-поворота имеют медленно обменивающиеся амидные протоны (хотя это не относится к другим виткам). Единственный медленно обменивающийся амидный протон, не учитываемый консенсусными водородными связями в каком-либо элементе вторичной структуры, - это протон Gly37 (который связывается водородом с Thr34 в одной из структур). Конформации дисульфидных связей Cys1-Cys15 и Cys8-Cys20 вполне удовлетворительны. определены и имеют отрицательные и положительные Xss соответственно; две другие связи имеют параметры более низкого порядка. Гидрофобное ядро ​​RBX ограничено и состоит, по существу, из остатков цистина дисульфидного узла и скрытого Met18. Однако петля 22-28 содержит один аполярный остаток, Ala23, и три ароматических соединения, Tyr22, Trp24 и Tyr25, и фланкируется Ile21 на своем N-конце и Trp7 рядом с его C-концом, поэтому эта область представляет собой значительную не- полярная поверхность на молекуле. RBX очень положительно заряжен, с одним остатком Arg (положение последовательности 5) и шестью остатками Lys (3, 4, 10, 19, 40 и 41), уравновешенными только Glu12 и Asp13. Эти заряженные остатки образуют на поверхности три пятна. Участок A состоит из положительно заряженных остатков 3, 4 и 5, участка B из остатков 10, 12, 13 и N-конца (включая возможные солевые мостики между Lys10 и Glu12 и Asp13 и N-концом) и участка C из 19, 40, 41 и C-конец.[2]

Механизм действия

Механизм

Дельта-атракотоксин ответственен за потенциально смертельный отравляющий синдром, наблюдаемый после отравления воронкообразным пауком. d-атракотоксины вызывают спонтанное, повторяющееся возбуждение и продление потенциалы действия в результате непрерывный ацетилхолин нейротрансмиттер освобождение от соматических и вегетативных нервных окончаний. Это приведет к более медленной инактивации потенциалзависимых натриевых каналов и гиперполяризационному сдвигу в зависимости активации от напряжения. Это действие происходит из-за потенциалзависимого связывания с сайтом рецептора нейротоксина-3 аналогично, но не идентично, с a-токсинами скорпиона и токсинами морского анемона. актинии и скорпион токсины, комбинации заряженных (особенно катионных) и гидрофобных боковых цепей важны для связывания с их рецепторным участком (участком 3) натриевого канала. Поэтому неудивительно, что то же самое относится к дельта-атракотоксину и версутоксину (близкому гомологу дельта-атракотоксина). Дельта-атракотоксин представляет собой три отдельных заряженных пятна на своей поверхности, а также неполярную область с центром в петле 22–28. Обе эти структурные особенности могут играть роль в его связывании с потенциал-управляемым натриевым каналом, но необходимы дальнейшие исследования для определения того, какие остатки важны для взаимодействия с натриевым каналом, чтобы можно было построить правдоподобную модель его сайта связывания.[2]

Механизм действия синтетического d-ACTX

Доступность синтетического токсина позволила ученым дополнительно изучить биологическую активность токсина, в результате чего было обнаружено, что d-ACTX-Ar1a вызывает повторяющееся возбуждение и продлевает потенциал действия. Эти действия лежат в основе клинических симптомов, наблюдаемых после отравления, и дополнительно способствуют пониманию молекулярной основы активности этого мощного нейротоксина на потенциалзависимых натриевых каналах.

В условиях фиксации напряжения в нейронах ганглия задних корешков (DRG) было обнаружено, что эффекты синтетического токсина на натриевые токи существенно не отличались от тех, о которых ранее сообщалось для нативного токсина. Ни нативный, ни синтетический d-ACTX-Ar1a не оказывал никакого эффекта на ТТХ-резистентные натриевые токи, но оба оказывали мощную избирательную модуляцию ТТХ-чувствительных натриевых токов, согласующихся с действием на сайт рецептора нейротоксина-3. Это включает замедление инактивации натриевых каналов, гиперполяризационный сдвиг в зависимости активации от напряжения и гиперполяризационный сдвиг в установившейся инактивации натриевых каналов.

d-ACTX-Ar1a вызывает увеличение продолжительности потенциала действия, сопровождающееся спонтанным повторяющимся возбуждением, но не деполяризует мембранный потенциал покоя. Воздействие на вегетативную нервную систему, включая рвоту, обильное потоотделение, слюноотделение, слезотечение, выраженную гипертензию с последующей гипотонией, вместе с воздействием на соматическую нервную систему, вызывающим фасцикуляцию мышц и одышку (одышку), предположительно связано с чрезмерным высвобождением медиатора. Чтобы идентифицировать поверхность связывания натриевого канала d-ACTX-Ar1a, ученый должен синтезировать аналоги с выбранными изменениями остатков. Исследования будут способствовать более детальному картированию сайта-3, сайта рецептора нейротоксина на натриевом канале, и предоставят данные о структуре-активности, критически важные для определения филоспецифического действия этого и связанных с ним атракотоксинов.[2][5][6]

Признаки и симптомы

Укус сиднейского паука-воронкообразного паука поначалу болезненен из-за больших клыков и кислого pH яда. Если нет немедленного лечения, симптомы могут появиться через 10 минут после укуса.[3] Может возникнуть артериальная гипертензия, которая часто сопровождается длительным гипотония и недостаточность кровообращения. Другие симптомы включают: одышка и в конечном итоге дыхательная недостаточность, генерализованная скелетная мышца фасцикуляция, слюноотделение, слезотечение, потливость, тошнота, рвота, понос, отек легких и боль.

Развитие отравления точно изучено на приматах, симптомы которых очень похожи на симптомы людей. В первые 25 минут после отравления возникают нарушения дыхания, которые постепенно ухудшаются. Некоторым обезьянам требовалась искусственная вентиляция легких. Вначале артериальное давление снижалось, но затем быстро повышалось, после чего артериальное давление постепенно снижалось. Через 40–100 минут возникла тяжелая гипотензия. Через 6–15 минут началось слезотечение, за которым последовало слюноотделение. Эти симптомы были наиболее серьезными в течение 15–35 минут после отравления. Фасцикуляция скелетных мышц началась через 8–10 минут и достигла своего пика через 20–45 минут. Это сопровождалось повышением температуры тела.

Отравление мужским ядом вызывало в основном те же симптомы, хотя проявление симптомов было немного позже. Женский яд также вызывает те же симптомы, но гораздо менее серьезные.[7]

Токсичность

На токсичность паучьего яда влияет пол паука. Судя по определению минимальной смертельной дозы, яд самца паука-воронкообразной паутины в шесть раз сильнее, чем яд самки паука. Кроме того, разные виды животных по-разному реагируют на яд. Например, крысы, кролики и кошки не пострадали от укуса самки воронкообразного паука, тогда как для 20 процентов мышей и морских свинок укус самки был фатальным. Однако укус самца паука-воронкообразной сети привел к гибели почти всех мышей и морских свинок. Хотя яд паука-самца кажется более сильным, укусы пауков-самцов вызывают у собак и кошек легкие временные эффекты. Большинство приматов, включая людей, по-видимому, чрезвычайно чувствительны к яду паутины-воронки.[8]

В LD50 Значения были определены на мышах, для яда пауков-самцов было найдено 3,3 мг / кг массы тела мыши и для яда самок пауков 50 мг / кг массы тела. LD50 было обнаружено значение чистого дельта-атракотоксина, выделенного из самца паука, 0,15 мг / кг массы тела.[9]

Противоядие

Противоядие было разработано командой, возглавляемой Струаном Сазерлендом из Лаборатории сывороток Содружества в Мельбурне. С тех пор, как противоядие стало доступным в 1981 году, смертельных случаев от Сиднейский паук-воронка укусы. В сентябре 2012 года сообщалось, что запасы противоядия на исходе, и представителей общественности попросили поймать пауков, чтобы их можно было доить для получения яда.[10] Яд получают от пауков, осторожно поглаживая их клыки и собирая крошечные капельки смертельного яда. Яд нужен для производства противоядия. Одна доза противоядия требует от паука около 70 доений.

Противоядие от воронкообразного паука получают из плазмы кроликов, иммунизированных ядом самца воронкообразного паука (Атракс робустус). Каждый флакон продукта содержит 125 единиц противоядия, которое было стандартизировано для нейтрализации 1,25 мг яда воронкообразного паука. Продукт также содержит глицин и другие белки плазмы кролика.

Противоядие от паука-воронки - это очищенное иммуноглобулин (в основном иммуноглобулин G), полученный из плазмы кролика, который содержит специфические антитела против ядовитых веществ, содержащихся в яде воронкообразного паука, Атракс робустус. Имеются данные, свидетельствующие о том, что противоядие эффективно при лечении пациентов, укушенных некоторыми другими воронкообразными пауками этого рода. Hadronyche (ранее Атракс).[11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Флетчер Дж. И., Чепмен Б. Э., Маккей Дж. П., Хоуден М. Е., Кинг Г. Ф. (ноябрь 1997 г.). «Структура версутоксина (дельта-атракотоксин-Hv1) дает представление о связывании нейротоксинов сайта 3 с потенциалозависимым натриевым каналом». Структура. 5 (11): 1525–35. Дои:10.1016 / S0969-2126 (97) 00301-8. PMID  9384567.
  2. ^ а б c d Паллаги П.К., Алевуд Д., Алевуд П.Ф., Нортон Р.С. (декабрь 1997 г.). «Структура раствора робустоксина, смертельного нейротоксина из воронкообразного паука Atrax robustus». Письма FEBS. 419 (2–3): 191–6. Дои:10.1016 / S0014-5793 (97) 01452-X. PMID  9428632.
  3. ^ а б Николсон GM, Граудинс A (сентябрь 2002 г.). «Пауки, имеющие медицинское значение в Азиатско-Тихоокеанском регионе: атракотоксин, латротоксин и родственные нейротоксины пауков». Клиническая и экспериментальная фармакология и физиология. 29 (9): 785–94. Дои:10.1046 / j.1440-1681.2002.03741.x. PMID  12165044.
  4. ^ PubChem. «Робустоксин». pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Получено 2020-03-26.
  5. ^ Николсон Г.М., Литтл М.Дж., Бириньи-Страчан LC (апрель 2004 г.). «Структура и функция дельта-атракотоксинов: летальные нейротоксины, направленные на потенциал-управляемые натриевые каналы». Токсикон. 43 (5): 587–99. Дои:10.1016 / j.toxicon.2004.02.006. HDL:10453/4628. PMID  15066415.
  6. ^ Alewood D, Birinyi-Strachan LC, Pallaghy PK, Norton RS, Nicholson GM, Alewood PF (ноябрь 2003 г.). «Синтез и характеристика дельта-атракотоксина-Ar1a, смертельного нейротоксина из яда сиднейского воронкообразного паука (Atrax robustus)». Биохимия. 42 (44): 12933–40. Дои:10.1021 / bi030091n. PMID  14596608.
  7. ^ Mylecharane EJ, Spence I, Sheumack DD, Claassens R, Howden ME (1989). «Действия робустоксина, нейротоксического полипептида из яда самца воронкообразного паука (Atrax robustus), у обезьян, находящихся под наркозом». Токсикон. 27 (4): 481–92. Дои:10.1016/0041-0101(89)90211-0. PMID  2728033.
  8. ^ Гупта RC (2012). Основные и клинические принципы ветеринарной токсикологии (2-е изд.). Амстердам: Эльзевир. ISBN  978-0-12-385927-3.
  9. ^ Sheumack DD, Baldo BA, Carroll PR, Hampson F, Howden ME, Skorulis A (1984). «Сравнительное исследование свойств и токсичных компонентов ядов воронкообразного паука (Atrax)». Сравнительная биохимия и физиология. C, Сравнительная фармакология и токсикология. 78 (1): 55–68. Дои:10.1016/0742-8413(84)90048-3. PMID  6146485.
  10. ^ «Публика попросила поймать паука-воронку». 9 Новости Австралии. Получено 20 мая 2020.
  11. ^ «Противоядие от паука воронки - Информация о продукте» (PDF). CSL Limited. Архивировано из оригинал (PDF) 21 апреля 2013 г.

внешняя ссылка