Хувентоксин - Википедия - Huwentoxin

Huwentoxins (HWTX) - это группа нейротоксичный пептиды найдено в яд китайского птичьего паука Гаплопельма шмидти. Этот вид ранее был известен как Haplopelma huwenum, Ornithoctonus huwena и Селенокосмия huwena.[1] Хотя структурное сходство можно найти среди некоторых из этих токсинов, HWTX как группа обладает высоким функциональным разнообразием.

Источники

Хувентоксины - нейротоксические пептиды, вырабатываемые китайскими птичьими пауками, Гаплопельма шмидти.[2]

Обзор

Яд Х. Шмидти содержит большое количество нейротоксинов, которые парализуют добычу паука. К настоящему времени были охарактеризованы и исследованы 14 выделенных преимущественно нейротоксичных пептидных компонентов. Ниже описаны два подсемейства HWTX: те, которые нацелены на потенциалзависимые кальциевые каналы, и те, кто нацелен напряжение-управляемые натриевые каналы.

Токсины, нацеленные на потенциал-управляемые кальциевые каналы (VGCC)

Huwentoxin-I

HWTX-I - самый распространенный токсичный компонент в яде Х. Шмидти. Подавляет пресинаптический Са N-типа.2+ каналы.

Химия

Молекулярная масса HWTX-I составляет 3750 Да. Токсин состоит из 33 остатков, в том числе шести. цистеины это три дисульфидные связи.[3][4] Они были обозначены как Cys2-Cys17, Cys9-Cys22 и Cys16-Cys29 и скрыты внутри молекулы.[5] Молекула имеет компактную структуру, состоящую из небольшого трехцепочечного антипараллельного бета-лист и пять бетаповороты. Было обнаружено, что структура содержит ингибитор цистинового узла (ICK) мотив. Для образования этого мотива необходимы три дисульфидных мостика. Два из них образуют петлю, через которую проходит третий дисульфидный мостик.[4][6][7] Структура HWTX-I очень устойчива, элементы вторичной структуры существенно не изменяются при различных условиях pH или после нагревания.[8]

Способ действия

HWTX-I избирательно подавляет N-тип Каналы HVA.[9] Недавнее исследование показало, что HWTX-I также ингибирует Na+ каналы.[10]

Последствия

У мышей внутрибрюшинная ЛД50 HWTX-I составляет 0,70 мг / кг, интрацистернальная ЛД50 было определено как 9,40 мкг / кг. Нейротоксические симптомы после внутрибрюшинная инъекция Были затрудненное дыхание, возбуждение, спастический паралич задних конечностей и асинергия.[3][11]

HWTX-I - потенциальный роман обезболивающее фармацевтическая.[12]Эпидуральное введение HWTX-I крысам с хроническим невропатическая боль заблокированное тепло гипералгезия и механический аллодиния в травмированной задней лапе крыс, что указывает на то, что эпидуральное введение HWTX-I может облегчить невропатическую боль.[13]Цитозольный Ca2+ перегрузка является одним из основных факторов активации воспалительных клеток, поэтому Ca2+ блокаторы каналов могут играть потенциальную роль в качестве противовоспалительного препарата. HWTX-I может облегчить боль в воспалительных суставах и до некоторой степени устранить артроцеле. В модели крысы ревматоидный артрит HWTX-I способен снижать концентрацию фактор некроза опухоли α (TNF-α) в сыворотка и снизить уровень экспрессии мРНК интерлейкин 1β (IL-1β) и интерлейкин 6 (Ил-6).[14]

Первичные последовательности пептида, выделенного из яда паука Х. Шмидти. Схема соединения дисульфидного мостика показана соединительными линиями. Цистеины показаны красным. Звездочка указывает, что C-концевая карбоксильная группа амидирована.

Huwentoxin-X

HWTX-X - это самый маленький пептид среди выделенных на сегодняшний день гувентоксинов.

Химия

HWTX-X имеет молекулярную массу 2931 Да. Он состоит из 28 аминокислота остатки, включая шесть остатков цистеина, образующих три дисульфидных мостика. Как и большинство гувентоксинов, он использует мотив ICK.[15]HWTX-X показывает небольшую гомологию с другими гувентоксинами, однако он может вызывать обратимую блокировку Са N-типа.2+ каналы в крысе ганглий дорзального корня клетки под целыми клетками зажим напряжения условия. Он действительно демонстрирует более чем 50% гомологию с токсином Ptu1 из жук-убийца Peirates turpis и ω-конотоксин СВИА из Полосатый конус, два N-типа Ca2+ блокираторы.[16]

Способ действия

HWTX-X имеет селективность для изоформы Са N-типа2+ каналов, по сравнению с ω-конотоксинами GVIA и MVIIA.

Последствия

HWTX-X специально блокирует GVIA-чувствительный кальций N-типа2+ каналы в ганглиозных клетках дорсального корешка крысы. Не блокирует Са L-типа2+ каналы. Несмотря на то, что HWTX-X структурно подобен ω-конотоксинам, которые блокируют ответную реакцию сокращений на электрическую стимуляцию нервов, он не влияет на ответную реакцию сокращений крыс. семявыносящий проток.[15]

Токсины, нацеленные на потенциал-управляемые натриевые каналы (VGSC)

Huwentoxin-II

HWTX-II - это инсектицидный пептид и структурно необычен по сравнению с другим HWTX тем, что в нем отсутствует типичный мотив ICK.

Химия

HWTX-II состоит из 37 аминокислотных остатков, включая шесть цистеинов, участвующих в трех дисульфидных мостиках.[17] Дисульфидная связь HWTX-II была обозначена как Cys4-Cys18, Cys8-Cys29 и Cys23-Cys34, образуя дисульфидные связи 1-3,2-5 и 4-6.[18] Трехмерная структура HWTX II содержит два бета-витка (Cys4-Ser7 и Lys24-Trp27) и двухцепочечный антипараллельный бета-лист (Tryp27-Cys29 и Cys34-Lys36).

Способ действия

HWTX-II смог обратимо парализовать тараканов на несколько часов при средней дозе нокдауна ED.50 127 ± 54 мкг / г.[19] HWTX-II блокирует нервно-мышечную передачу в изолированном препарате нервной диафрагмы мыши и действует совместно, усиливая активность HWTX I.[18]

Последствия

Токсин может парализовать тараканов.

Huwentoxin-III

HWTX-III - селективный ингибитор потенциалзависимого Na+ каналы. Имеет естественный мутант названный HWTX-IIIa, последовательность которого только усечена триптофан (Trp33) остаток от C-конца HWTX-III [20]Этот мутант не обладает такими же эффектами, как HWTX-III, что позволяет предположить, что Trp33 является важным остатком, связанным с биологической функцией HWTX-III.

Химия

HWTX III содержит 33 остатка, включая шесть остатков цистеина, которые образуют три дисульфидных мостика. Он имеет молекулярную массу 3853 Да.[20]

Способ действия

HWTX-III ингибирует потенциал-зависимый Na+ каналов на дорсальных непарных медианных (DUM) нейронах (концентрация токсина при полумаксимальном ингибировании (IC50) ≈1,106 мкмоль / л) аналогично тетродотоксин (ТТХ). HWTX-III не влияет на кинетику активации и инактивации.

Последствия

HWTX-III не оказал влияния на кинетику активации и инактивации VGSC нейронов насекомых, а также не показал изменения ионной селективности каналов. Однако он может обратимо парализовать тараканов, снижая амплитуду Na+ токи на ДУМ-нейроны тараканов.[21]HWTX-III может улучшить гладкая мышца реакции, вызванные нервной стимуляцией изолированного семявыносящего протока крысы.[20]

Хувентоксин-IV

HWTX-IV является ингибитором чувствительного к тетродотоксину (ТТХ) потенциалзависимого Na+ каналы.

Химия

HWTX-IV состоит из 35 аминокислотных остатков с тремя дисульфидными мостиками, принадлежащих к структурному семейству мотивов ICK. Его молекулярная масса составляет 4108 Да. С-концевая карбоксильная группа этого токсина амидирована. Дисульфидная связь HWTX-IV представляет собой Cys-2 – Cys-17, Cys-9 – Cys-24 и Cys-16 – Cys-31, принимая дисульфидную структуру 1–4, 2–5, 3–6.

Способ действия

HWTX-IV специфически блокирует нейронный ТТХ-чувствительный потенциал-зависимый Na+ каналов в нейронах ганглия задних корешков взрослых крыс, не оказывая влияния на ТТХ-резистентный потенциал-зависимый Na+ каналы. HWTX-IV ингибирует эти каналы, связываясь с рецептор сайт 4 и захват датчика напряжения домена II в замкнутой конфигурации. HWTX-IV является модификатором стробирования, который, вероятно, функционально ведет себя как простой ингибитор канала. Очевидное поведение типа модификатора стробирования наблюдалось только в маловероятных условиях: экстремальные деполяризации или очень длительные сильные деполяризации.[22]

Последствия

Эксперименты показали, что HWTX-IV значительно повышает болевой порог у крыс. Благодаря HWTX-IV, избирательно блокирующим TTX-чувствительные потенциалзависимые каналы Na + (которые участвуют в боль пути), есть надежда, что он может быть применен в терапии боли. HWTX-IV в высоких дозах не оказывал воздействия на тараканов. Он также не нацелен на VGSCs в сердечных или скелетных мышцах амфибий и млекопитающих.[23]

Хувентоксин-VII, -VIII

HWTX-VII и HWTX-VIII представляют собой инсектицидные пептиды с аминокислотными последовательностями и биологической активностью, аналогичными HWTX-II.

Химия

HWTX-VII и HWTX-VIII состоят из 35 и 36 аминокислотных остатков соответственно, оба из которых включают шесть цистеинов. Они могут использовать аналогичные структурные каркасы и ту же схему дисульфидных мостиков, что и HWTX-II.[24]

Способ действия

И HWTX-VII, и HWTX-VIII блокируют нервно-мышечную передачу у изолированной мыши. диафрагмальный нерв -диафрагма подготовка и совместные действия с HWTX-I.

Последствия

Оба токсина парализуют саранчу и убивают мышей посредством интрацеребровентрикулярной инъекции.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Детали таксона Гаплопельма шмидти фон Вирт, 1991 ". Мировой каталог пауков. Музей естественной истории Берн. Получено 2016-05-17.
  2. ^ Ван Дж. Ф., Пэн Х Дж., Се LP. Новый вид рода Селенокосмия из южного Китая. Acta Sci. Nat. Univ. Норма. Хунань. 1993; 16 (1): 51-54.
  3. ^ а б Лян С.П., Чжан Д.Й., Пан X, Чен К., Чжоу ПА. Свойства и аминокислотная последовательность хувентоксина-I, нейротоксина, очищенного из яда китайского птичьего паука Селенокосмия huwena. Токсикон. 1993 августа; 31 (8): 969-78.
  4. ^ а б Цюй И, Лян С., Дин Дж, Лю Х, Чжан Р., Гу Х. Исследования протонного ядерного магнитного резонанса на хувентоксин-I из яда паука Селенокосмия huwena: 2. Трехмерная структура в растворе. J. Protein Chem. 1997 августа; 16 (6): 565-74.
  5. ^ Чжан Д., Лян С. Назначение трех дисульфидных мостиков huwentoxin-I, нейротоксина из паука selenocosmia huwena. J. Protein Chem. 1993 декабрь; 12 (6): 735-40.
  6. ^ Паллахи П.К., Нильсен К.Дж., Крейк Д.И., Нортон Р.С. Общий структурный мотив, включающий цистиновый узел и трехцепочечный бета-лист в токсичных и ингибирующих полипептидах. Protein Sci. 1994 Октябрь; 3 (10): 1833-9.
  7. ^ Нортон RS, Паллахи ПК. Структура цистинового узла токсинов ионных каналов и родственных полипептидов. Токсикон. 1998 ноя; 36 (11): 1573-83.
  8. ^ Лян С.П., Цзун X, Ло Дж.С., Цзин Х., Гу XC. Изучение вторичной структуры хувентоксина-I, нейротоксина из яда пауков Селенокосмия huwena. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinenisis. 1993; 29: 668-74.
  9. ^ Пэн К., Чен XD, Лян С.П. Эффект Huwentoxin-I на каналы Ca (2+) в дифференцированных клетках NG108-15, исследование патч-кламп. Токсикон. 2001 апр; 39 (4): 491-8.
  10. ^ Ван М., Ронг М., Сяо Ю., Лян С. Эффекты гувентоксина-I на потенциал-управляемые натриевые каналы гиппокампа крысы и дорсальные непарные срединные нейроны тараканов. Пептиды. 2012 Март; 34 (1): 19-25.
  11. ^ Zhou PA, Xie XJ, Li M, Yang DM, Xie ZP, Zong X и др. Блокада нервно-мышечной передачи хувентоксином-I, очищенным из яда китайского птичьего паука Селенокосмия huwena. Токсикон. 1997 Янв; 35 (1): 39-45.
  12. ^ Che N, Wang L, Gao Y, An C. Растворимая экспрессия и одностадийная очистка нейротоксина Huwentoxin-I в Escherichia coli. Протеин Expr Purif. 2009 июн; 65 (2): 154-9.
  13. ^ Ло З.М., Ли Л.Л., Чжан Дж., Се Х.Й., Шен Дж. К., Лян С.П. Эффекты эпидурального введения HWTX-I у крыс с хронической невропатической болью. Chin J Pain Med. 2002; 8: 219-24.
  14. ^ Вэнь Тао З, Гу Ян Т., Ин Р, Мао Цай В., Линь Л., Чи Мяо Л. и др. Антиноцицептивная эффективность HWTX-I, вводимого эпидурально у крыс с ревматоидным артритом. Int J Sports Med. 2011 ноя; 32 (11): 869-74.
  15. ^ а б Лю З., Дай Дж., Дай Л., Дэн М., Ху З., Ху В. и др. Функция и структура раствора Huwentoxin-X, специфического блокатора кальциевых каналов N-типа, от китайского птичьего паука Ornithoctonus huwena. J Biol Chem. 2006 31 марта; 281 (13): 8628-35.
  16. ^ Бернард К., Корсо Дж., Мосба А., Накадзима Т., Дарбон Х. Структура раствора Ptu1, токсина от жука-убийцы Peirates turpis, который блокирует чувствительный к напряжению кальциевый канал N-типа. Биохимия. 2001 30 октября; 40 (43): 12795-800.
  17. ^ Анетт С.Н. Яд птицееда (Eurypelma californicum), многокомпонентная система. Биол Хем Хоппе-Зейлер. 1989; 370: 485-98.
  18. ^ а б Shu Q, Liang SP. Очистка и характеристика хувентоксина-II, нейротоксического пептида из яда китайского птичьего паука Селенокосмия huwena. J Pept Res. 1999 Май; 53 (5): 486-91.
  19. ^ Шу Цюй, Лу С.Ю., Гу XC, Лян С.П. Присвоение последовательности (1) H-ЯМР-резонанса и определение вторичной структуры HWTX-II. Шэн У Хуа Сюэ Ю Шэн У Ву Ли Сюэ Бао (Шанхай). 2001; 33 (1): 65-70.
  20. ^ а б c Хуанг Р.Х., Лю Чж., Лян С.П. Очистка и характеристика нейротоксического пептида хувентоксин-III и природного неактивного мутанта из яда паука Селенокосмия huwena Ван (Ornithoctonus huwena Ван). Шэн У Хуа Сюэ Ю Шэн У Ву Ли Сюэ Бао (Шанхай). 2003 ноя; 35 (11): 976-80.
  21. ^ Ван Р.Л., Йи С., Лян С.П. Механизм действия двух токсинов насекомых - хувентоксина-III и хайнантоксина-VI на потенциал-зависимые натриевые каналы. J Zhejiang Univ Sci B. 2010 июн; 11 (6): 451-7.
  22. ^ Сяо Ю., Бингем Дж. П., Чжу В., Мочидловски Е., Лян С., Cummins TR. Тарантул huwentoxin-IV подавляет нейрональные натриевые каналы, связываясь с рецепторным сайтом 4 и захватывая датчик напряжения домена II в замкнутой конфигурации. J Biol Chem. 3 октября 2008 г .; 283 (40): 27300-13.
  23. ^ Peng K, Shu Q, Liu Z, Liang S. Функция и структура раствора huwentoxin-IV, мощного нейронального тетродотоксина (ТТХ) -чувствительного антагониста натриевых каналов китайского птичьего паука Селенокосмия huwena. J Biol Chem. 2002 6 декабря; 277 (49): 47564-71.
  24. ^ Дай Дж, Лян С.П. Очистка и характеристика HWTX-VII и HWTX-VIII: двух новых инсектицидных нейротоксинов китайского птичьего паука Селенокосмия huwena. Chin J Biochem Mol Biol. 2003; 19: 71-5.