Вейокальцин - Википедия - Vejocalcin

Вейокальцин
Vejocalcin.jpg
Трехмерное моделирование токсина вейокальцина.[1]
Имена и таксономия
Рекомендуемое имяВейокальцин
Короткое имяVjCa
ОрганизмVaejovis mexicanus
Таксономический идентификатор993612 [ NCBI ]
Таксономическое происхождениеВаеджовис
Семья и домены
ДоменKnottin
Сходства последовательностейСкорпион Семейство Кальцинов
ИнтерПроIPR012632
PfamPF08099
PROSITEPS60028
Идентификаторы
UniProtP0DPT1

Вейокальцин (VjCa, также называемый Vejocalcine) является токсин из яда мексиканского скорпиона Ваеджовис Мексиканец. Вейокальцин является членом семья кальцинов токсинов. Он действует как пептид, проникающий в клетки (CPP); он связывается с высоким сродством и специфичностью со скелетными рианодиновый рецептор 1 (RYR1) из саркоплазматический ретикулум, тем самым вызывая высвобождение кальция из внутриклеточного Ca2+ магазины.

Источник и этимология

Вейокальцин производится Vaejovis mexicanus, скорпион, эндемик Северной и Центральной Америки.[2] В то время как Vaejovis mexicanus был первоначально описан в 1836 г.,[3] Вейокальцин был выделен только в 2016 году. Этот токсин был назван в честь скорпиона, который производит пептид, а также его структурного сходства с другими токсинами семейства скорпионовых кальцинов.[1]

Химия

Гомология и семья

На основании своей аминокислотной структуры вейокальцин относится к семейству токсинов кальцина скорпионов, группе селективных, высокоаффинных проницаемых через мембрану лигандов RyR. Вейокальцин имеет значительную долю сходство последовательностей с другими членами этой семьи.[1]

Структура

Вейокальцин имеет молекулярную массу примерно 3,8 кДа и изоэлектрическую точку 9,3.[1]

Физико-химические характеристики вейокальцина [1]
ФормулаАминокислотыМолекулярная массаМолекулярный объемОтрицательно заряженные остаткиПоложительно заряженные остатки
C149ЧАС254N56О47S6333,774.42,692.73 (9%)9 (27%)

Это относительно небольшой белок, состоящий всего из 33 аминокислот:

Ala-Asp-Cys-Leu-Ala-His-Leu-Lys-Leu-Cys-Lys-Lys-Asn-Asn-Asp-Cys-Cys-Ser-Lys-Lys-Cys-Ser-Arg-Arg-Gly- Thr-Asn-Pro-Glu-Glu-Arg-Cys-Arg

Примечательно, что два кальцина, производимые двумя близкородственными скорпионами - вейокальцин из Vaejovis mexicanus и интрепикальцин от Ваеджовис бесстрашный - отображать 97% сходство в своих первичная последовательность, отличающиеся только одной аминокислотой в положении 14 (Asn и Lys соответственно). Несмотря на это заметное сходство, вейокальцин проявляет связывающая аффинность к RyR1, что в 4,7 раза выше, чем у интрепикальцина.[1]

Вейокальцин показывает расположение заряженных остатков, при котором большинство положительно заряженных остатков сегрегированы на одной стороне молекулы, тогда как нейтральные и отрицательно заряженные остатки сгруппированы на противоположной стороне.[1] Такое расположение создает дискретный дипольный момент (DM) и, по-видимому, является преобладающим признаком для всех токсинов семейства кальциновых.[4] Интересно, что вейокальцин имеет наименьшую сегрегацию заряда среди пептидов семейства кальцинов. Однако сравнение различных кальцинов показывает, что для каждого пептида не существует корреляции между DM, аффинностью связывания и атрибутами состояния субпроводимости.[1][5]

Созревание вейокальцина предполагает: посттрансляционная модификация своего третичная структура. В частности, между остатками цистеина в положениях 3-17, 10-21 и 16-32 образуются три дисульфидные связи.[1] Эти три дисульфидные связи располагаются пространственно, образуя «дисульфидный через дисульфидный узел», который является эволюционно консервативным структурным мотивом, известным как ингибитор цистинового узла мотив (мотив ICK), таким образом определяя весь белок как узелтин.[6] Такое трехмерное расположение придает белку исключительную стабильность и создает структурное ядро ​​его фармакологического активного центра. Мотивы ICK также оказались характерными для кальциевый канал блокирует токсины, вырабатываемые улитками и пауками.[1]

Цель

Хотя точная цель вейокальцина на RyR1 остается неясной, считается, что кальцины связываются с RyR1 в сайте связывания, отличном от сайта связывания рианодин, поскольку комбинация кальцинов и рианодина может иметь кумулятивный эффект на RyR1.[1][5] Как и большинство кальцинов, вейокальцин показывает высокую скорость ассоциации, а также обратимый эффект из-за свободной диссоциации от сайта связывания.[1] Одноканальные эксперименты и моделирование кинетики и стробирования RyR1 во время воздействия кальцина предполагают, что RyR1 переходит между закрытым и открытым состояниями, и единственная молекула кальцина связывается с каналом, когда канал находится в открытом состоянии.[1] Предполагается, что глобулярные кальцины, такие как вейокальцин, могут влиять на каналы RyR1, проникая в цитозольное отверстие и достигая сайта связывания в ядре канала.[1] Однако точный механизм, с помощью которого кальцины связываются со своей целью, остается спорным.[5]

Способ действия

Используя одноканальные электрофизиологические записи, было обнаружено, что каналы RyR1, подвергшиеся воздействию вейокальцина, переходят из открытого состояния в открытое состояние субпроводимости, причем последнее проводит примерно 60% от уровня полной проводимости.[1][6] Доказательства из [3Анализы связывания H] рианодина показывают, что вейокальцин способен усиливать [3H] рианодин связывается с RyR1. Этот эффект вейокальцина зависит от дозы и проявляется при всех Ca2+ уровней, с очевидным константа диссоциации Kd= 3,7 ± 0,4 нМ.[1] Считается, что механистически вейокальцин способствует этому действию, увеличивая «открытость» канала длительным, обратимым и кратковременным образом.[1]

Примечательно, что вейокальцин вызывает дозозависимый запуск Ca2+ освобождение от скелетных саркоплазматических пузырьков. Высокие концентрации вейокальцина приводят к неполному, субмаксимальному истощению Са2+ загружать в процессе кальций-индуцированное высвобождение кальция (CICR) из внутриклеточного Ca2+ магазины.[1] Эти функциональные эффекты также характерны для других кальцинов, обнаруженных в анализах взаимосвязи структура-функция.[1]

Токсичность

Хотя эффекты вейокальцина еще не изучены, in vivo испытание на токсичность гемикальцин показал, что пептид вызывает нейротоксические симптомы у мышей, за которыми следует смерть.[7] Сравнимая активность вейокальцина и гемикальцина в отношении RyR1 предполагает аналогичную токсичность вейокальцина.[6] Однако, учитывая высокую вариабельность RyR-сродства между различными кальцинами, LD50 могут значительно отличаться.[7][8]

Терапевтическое использование

Несмотря на свою высокоионизированную природу, кальцины способны проникать клеточные мембраны с высоким КПД.[9] Таким образом, они действуют как проникающие в клетку пептиды (CPP) и могут транспортировать большие, непроницаемые для мембран грузы через плазматическую мембрану непосредственно в клетку.[10][11] Это свойство кальцинов в сочетании с их высокой аффинностью и специфичностью к RyR может иметь положительные последствия для внутриклеточной доставки лекарств, особенно для лечения RyR. каннелопатии.[12]

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я j k л м п о п q р s Сяо, Лян; Гуррола, Джорджина Б .; Чжан, Цзин; Мартин, Марио Сан; Замудио, Фернандо З .; Поссани, Лоуривал Д .; Вальдивия, Эктор Х. (28 января 2014 г.). «Структурно-функциональная взаимосвязь кальцинов, семейства высокоаффинных пептидных лигандов рианодиновых рецепторов». Биофизический журнал. Ячейка. 106 (2): 106–13. Дои:10.1016 / j.bpj.2013.11.656. ЧВК  3907369. PMID  24411242. Получено 2019-10-06.
  2. ^ Фет В., Сиссом В. Д., Лоу Г. и Браунвальдер М. Э. (2000). Каталог скорпионов мира (1758-1998). Нью-Йоркское энтомологическое общество.
  3. ^ Кох, К. (1836) Die Arachniden. Нюрнберг: К. Х. Зеше Бухандлунг, 3 (1–5), 17–104.
  4. ^ Варгас-Хаймес, Л., Сяо, Л., Чжан, Дж., Поссани, Л. Д., Вальдивия, Х. Х. и Кинтеро-Эрнандес, В. (2017). Рекомбинантная экспрессия интрепикацина из скорпиона Vaejovis intrepidus и его влияние на рецепторы рианодина в скелете. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 1861 (4), 936-946. PMID  28159581 PMCID: PMC5329131 DOI: 10.1016 / j.bbagen.2017.01.032
  5. ^ а б c Рамос-Франко, Дж. И Филл, М. (2016). Подход к терапии рецепторов рианодина с точки зрения кальцина. Журнал общей физиологии, 147 (5), 369-373. PMID  27114611 PMCID: PMC4845691 DOI: 10.1085 / jgp.201611599
  6. ^ а б c «Вейокальцин». UniProt, 3 июля 2019 г., www.uniprot.org/uniprot/P0DPT1.
  7. ^ а б Шахбаззаде, Д., Шрайри-Абид, Н., Фен, В., Рам, Н., Борчани, Л., Ронджат, М.,… Эль-Айеб, М. (2007). Хемикальцин, новый токсин иранского скорпиона Hemiscorpius lepturus, который активен в отношении рианодин-чувствительного кальция2+ каналы. Биохимический журнал, 404 (1), 89–96. PMID  17291197 PMCID: PMC1868827 DOI: 10.1042 / BJ20061404
  8. ^ Файлун, З., Харрат, Р., Чен, Л., Леконт, К., Ди Луччо, Э., Бишет, Д., ... и Де Ваард, М. (2000). Химический синтез и характеристика маурокальцина, токсина скорпиона, который активирует канал высвобождения Са2 + / рианодиновые рецепторы. Письма FEBS, 469 (2-3), 179-185, Чикаго PMID  10713267 DOI: 10.1016 / s0014-5793 (00) 01239-4
  9. ^ Шварц, Э.Ф., Э.М. Кейпс, Э. Диего-Гарсия, Ф.З. Замудио, О. Фуэнтес, Л. Поссани и Х. Х. Вальдивия. 2009. Характеристика гадрукальцина, пептида из яда скорпиона Hadrurus gertschi с фармакологической активностью в отношении рецепторов рианодина. Br. J. Pharmacol. 157: 392–403. PMID  19389159 PMCID: PMC2707986 DOI: 10.1111 / j.1476-5381.2009.00147.x
  10. ^ Альтафадж, X., В. Ченг, Э. Эстев, Дж. Урбани, Д. Грюнвальд, Дж. М. Сабатье, Р. Коронадо, М. Де Ваард и М. Роньят. 2005. Маурокальцин и домен A петли II-III дигидропиридинового рецептора субъединицы Cav 1.1 имеют общие сайты связывания на скелетном рианодиновом рецепторе. J. Biol. Chem. 280: 4013–4016. hPMID 15591063 PMCID: PMC2712624 DOI: 10.1074 / jbc.C400433200
  11. ^ Буассо, С., К. Мабрук, Н. Рам, Н. Гарми, В. Коллин, А. Тадмури, М. Микати, Дж. М. Сабатье, М. Ронджат, Дж. Фантини и М. Де Ваард. 2006. Проникновение в клетки свойств маурокальцина, природного пептида яда, активного на внутриклеточный рианодиновый рецептор. Биохим. Биофиз. Acta. 1758: 308–319. PMID  16545341 DOI: 10.1016 / j.bbamem.2006.02.007
  12. ^ Бенкуски, Н.А., Э.Ф. Фаррелл, Х.Х. Вальдивия. 2004. Каннелопатии рианодиновых рецепторов. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 322: 1280–1285. PMID  15336975 DOI: 10.1016 / j.bbrc.2004.08.033

внешние ссылки