Agatoxin - Agatoxin

NMR struktura (PDB: 1OAV) Omega-agatoxinu IVA. Peptidový hlavní řetězec je znázorněn zakřiveným kresleným diagramem, zatímco aminokyselinové postranní řetězce jsou zastoupeny čepičkami. Atomy uhlíku jsou zbarveny šedě, dusíkově modře, kyslíkově červeně a atomy síry žlutě.

Agatoxiny jsou chemicky rozmanité polyamin a peptid toxiny, které jsou izolovány z jed různých pavouků. Jejich mechanismus účinku zahrnuje blokování glutamát- řízené iontové kanály, napěťově řízené sodíkové kanály nebo napěťově závislé vápníkové kanály. Agatoxin je pojmenován podle webového pavouka trychtýře (Agelenopsis aperta ), který produkuje jed obsahující několik agatoxinů.[1]

Izolace

Jed z Agelenopsis aperta je umístěn ve dvou žlázách, které jsou umístěny ve dvou tesákových základnách. K vyhození jedu dochází kontrakcí okolních svalů. K získání tohoto jedu je pavouk dojen elektrickou stimulací. Surový jed je rozpuštěn v EDTA plazma, aby se zabránilo proteolýze. Čištění agatoxinu se provádí a HPLC postup.[2][3]

Struktura

Agatoxiny lze rozdělit do tří hlavních strukturálních podtříd:[1]

Alfa-agatoxiny

Alfa-agatoxiny se skládají z polyaminů, které jsou připojeny k aromatické skupině (viz např AG 489 ).

Mu-agatoxiny

Mu-agatoxiny jsou C-terminálně amidované peptidy, skládající se z 35-37 aminokyselin a jsou omezeny čtyřmi intramolekulární disulfidové vazby.

PodtypDélka aminokyselinMW (Da)UniProt
1364273P11057
2374110P11058
3384197P60178
4374208P60178
5374208P11061
6374168P11062

Omega-agatoxiny

Omega-agatoxiny se dále dělí do čtyř tříd na základě jejich primárních struktur, biochemických vlastností a specificity vápníkových kanálů.[1]

PodtypDélka aminokyselinMW (Da)UniProt
IA11212808P15969
IBP15969
IIAP15971
IIIA768518P33034
IIIB768620P81744
IIICP81745
IIIDP81746
IVA485210P30288
IVB839167P37045

V několika z omega-agatoxinů obsahuje jednu nebo více D-aminokyselin, které jsou produkovány z L-aminokyselin působením peptidových izomeráz.[4]

Molekulární cíle

  • Alfa-agatoxin: blokuje glutamátem aktivované receptorové kanály v neuronálních postsynaptických zakončeních hmyz a savce. alfa-agatoxin má antagonistickou funkci u savců, včetně obou NMDA a AMPA receptory.
  • Mu-agatoxin: je specifický modifikátor pro sodíkové kanály (presynaptické napěťově aktivované sodíkové kanály) v neuromuskulárním kloubu hmyzu. Mu-agatoxin nebude mít žádný účinek na jiné druhy.
  • Omega-agatoxin: obecně ovlivňují typ IA a typ IIA vápníkové kanály hmyzu, zatímco typ IIIA a IVA ovlivňují vápníkové kanály u obratlovců. V rámci napěťově aktivovaných vápníkových kanálů existují dvě hlavní skupiny; vysokonapěťový aktivovaný vápníkový kanál a nízkonapěťový aktivovaný vápníkový kanál.[5] Nízkoaktivované vápníkové kanály se aktivují menší depolarizací a vykazují rychlou deaktivaci závislou na napětí. Kanály aktivované vysokým napětím se aktivují velkou depolarizací a deaktivují se pomaleji. ω-agatoxin blokuje pouze P /Q typ vápníkové kanály které jsou aktivovány napětím.[1]
    • Typ IA a IIA blokují presynaptické vápníkové kanály v presynaptických zakončeních neuromuskulárního spojení hmyzu. Typ IIA tak může také blokovat presynaptické vápníkové kanály v neuromuskulárním spojení obratlovců.
    • Typ IIIA blokuje iontové Typ L. proud v buňkách myokardu. Blokuje také další neuronální kanály vápníku, včetně N-, P / Q a Vápníkové kanály typu R..
    • Typ IVA má vysokou afinitu a specificitu pro vápníkové kanály typu P a Q.[1]

Mechanismus účinku

  • Alfa-agatoxin - injekcí alfa-agatoxinu do neuromuskulárního spojení je postjunkční glutamátem aktivovaný kanál blokován, a proto je EJP (Vzrušující spojovací potenciál ). K tomu dojde pouze v případě, že je synapse aktivována během expozice toxinu. Pokud již existuje EJP, rychle se sníží. Pokud je toxin aplikován bez jakékoli synaptické aktivity, nebude blok. Rychlost obnovy EJP bude pomalejší, když neurotransmiter glutamát je přítomen.
  • Mu-agatoxin - Modifikace sodíkových kanálů vede ke zvýšené citlivosti těchto kanálů, a proto bude práh excitace posunut směrem dolů. To má za následek zvýšenou pravděpodobnost otevření sodíkových kanálů, což vede k depolarizaci. Proběhne příliv vápníku a kvůli zvýšené frekvenci spontánních excitačních postsynaptických proudů dojde k uvolnění neurotransmiteru. Budou stanoveny repetitivní akční potenciály motorických neuronů.
  • Omega-agatoxin - ω-agatoxin obecně blokuje presynaptické kanály vápníku, takže příliv vápníku se sníží. To má za následek snížené uvolňování neurotransmiteru v synaptické štěrbině. Existuje několik podtypů, které se mohou vzájemně ovlivňovat a blokovat dynamický proces. Když jsou ω-agatoxin-IA a ω-agatoxin-IIA injikovány samostatně, částečně blokují uvolnění vysílače. Ale pokud budou injikovány společně, vede to k úplnému zablokování EJP.[1]

Toxicita

Alfa-agatoxin způsobuje rychlou reverzibilní paralýzu u hmyzu, zatímco mu-agatoxin způsobuje pomalou dlouhodobou paralýzu. Pokud budou dva toxiny injikovány současně, jsou synergické. Společné vstřikování těchto toxinů tedy vede k paralýze na velmi dlouhou, možná věčnou dobu.[1]Injekce omega-agatoxinu způsobuje křeče vedoucí k progresivní paralýze, která nakonec povede k uhynutí hmyzu. Protože hmyz má mnohem menší repertoár napěťově řízených vápníkových kanálů a má jinou farmakologii než obratlovci, účinky se mohou u jednotlivých druhů lišit.[6]

Reference

  1. ^ A b C d E F G Adams ME (2004). „Agatoxiny: toxiny specifické pro iontový kanál z pavouka amerického trychtýře, Agelenopsis aperta“. Toxicon. 43 (5): 509–25. doi:10.1016 / j.toxicon.2004.02.004. PMID  15066410.
  2. ^ Kozlov S, Malyavka A, McCutchen B, Lu A, Schepers E, Herrmann R, Grishin E (2005). "Nová strategie pro identifikaci struktur podobných toxinům v pavoučím jedu". Proteiny. 59 (1): 131–40. doi:10,1002 / prot.20390. PMID  15688451.
  3. ^ Skinner WS, Adams ME, Quistad GB, Kataoka H, ​​Cesarin BJ, Enderlin FE, Schooley DA (1989). „Čištění a charakterizace dvou tříd neurotoxinů z pavučiny trychtýře, Agelenopsis aperta“. J. Biol. Chem. 264 (4): 2150–5. PMID  2914898.
  4. ^ Shikata Y, Ohe H, Mano N, Kuwada M, Asakawa N (1998). „Strukturní analýza N-vázaných sacharidových řetězců trychtýřového pavouka (Agelenopsis aperta) peptid izomerázy jedu“. Biosci. Biotechnol. Biochem. 62 (6): 1211–5. doi:10,1271 / bbb.62.1211. PMID  9692206.
  5. ^ Doering CJ, Zamponi GW (2003). "Molekulární farmakologie vysokonapěťových vápníkových kanálů". J. Bioenerg. Biomembr. 35 (6): 491–505. doi:10.1023 / B: JOBB.0000008022.50702.1a. PMID  15000518.
  6. ^ Král GF (2007). "Modulace hmyzích Ca (v) kanálů peptidovými toxiny pavouka". Toxicon. 49 (4): 513–30. doi:10.1016 / j.toxicon.2006.11.012. PMID  17197008.

externí odkazy