BgK - BgK - Wikipedia

BgK je neurotoxin nalezený v sekretech mořské sasanky Bunodosoma granulifera který blokuje napěťově řízené draslíkové kanály, čímž inhibuje neurony repolarizace.

Etymologie

Neurotoxin byl pojmenován BgK, přičemž Bg představuje latinskou taxonomii (Bunodosoma granulifera) konkrétního mořského sasanky, ze kterého byl toxin nalezen, a K znamená chemický symbol pro draslík kvůli jeho pozorovaným účinkům na K+ kanály.

Zdroje v přírodě

BgK lze nalézt v hlenu Bunodosoma granulifera, společné mořské sasanky vyskytující se podél pobřeží Kuby. Vzhledem k tomu, že se jedná o stahující se mořskou sasanku, má dvě formy založené na poloze chapadel: otevřenou a uzavřenou. BgK se uvolňuje, když je sasanka v uzavřené formě, což je poloha, kterou zaujímá během dne nebo v době míchání. V této formě se chapadla sasanky stáhnou a uvolní hlen z vláknité matrice nacházející se v mezoglea, prostoru mezi ektodermou a gastrodermou. Na každý gram lyofilizovaného hlenu připadá 0,5 mg BgK.[1]

Chemie

BgK se skládá z 37 aminokyselinových zbytků a tří disulfid vazby.[1][2] Neurotoxin patří do rodiny toxinů nalezených ve 3 různých mořských sasankách. Dvě další kombinace sasanek / toxinů jsou: Stichodactyla helianthus a ShK; Anemonia viridis a AsKs. Všechny tři z těchto toxinů mají afinitu k draslíkovým kanálům citlivým na dendrotoxin, které se nacházejí v mozkových membránách potkanů. BgK a ShK tlumí K.+ kanály v neuronech hřbetních ganglií potkanů ​​in vitro.[1][3] AsKs zastavuje proudy draslíkového kanálu, které jsou přítomné v oocytech Xenopus.[4] Tyto toxiny potenciálně představují nový strukturální typ inhibitoru draslíkového kanálu. Ve srovnání s krátkými a dobře prostudovanými toxiny štíra mají tyto anemonové toxiny srovnatelný obsah aminokyselin (35-37 zbytků) a stejný počet disulfidových můstků (tři). Tyto anemonové toxiny však nesdílejí žádnou sekvenční podobnost. Konkrétně odlišná poloha cysteinových zbytků nalezených v těchto toxinech naznačuje, že BgK, ShK a AsKS jsou novou rodinou toxinů.[2]

Jediná homologie BgK akcií je s dvouhlavým inhibitorem proteázy nalezeným v mořských želvách, avšak je omezena pouze na část inhibitoru, s největší podobností nalezenou u cysteinových zbytků, které tvoří šest z osmi nalezených konzervovaných aminokyselin ve dvou sekvencích.[1]

cílová

BgK blokuje Kv1.1, Kv1.2, a Kv1.3 kanály s podobnou afinitou.[5] IC50 je 6 nM pro Kv1.1, 15 nM pro Kv1.2 a 10 nM pro Kv1.3.[2] Mezitím konkrétně testy na kanálu Kv3 Kv3.1, ukazují, že iontový kanál vykazuje necitlivost až 0,125 μM BgK.[2]

Režim akce

BgK soutěží s I-α-dendrotoxin, známá sonda používaná k indikaci přítomnosti určitých draslíkových kanálů, nad vazbou na synaptické membrány v mozcích krys.[1] Bylo zjištěno, že vazebná místa toxinu mezi Kv1.1, Kv1.2 a Kv1.3 zahrnují tři běžné aminokyselinové zbytky: Lys-25, Tyr-26 a Ser-23.[5] Zdá se, že tato kombinace tvoří zbytky jádra, které jsou místem vazby všech blokátorů kanálu Kv1 z mořských sasanek.[5] Zejména u Kv1.1 hlavní důvod afinity BgK k vazbě na tento specifický kanál vychází z elektrostatických spojení mezi postranním řetězcem Lys-25 a karbonylovými kyslíky aminokyselin nacházejícími se v molekulárním filtru kanálu.[6] Další aspekt vazby BgK na Kv1.1 zahrnuje hydrofobní reakce mezi Tyr-379 z Kv1.1 a dyadem z Tyr-26 a Phe-6 vytvořeného v BgK.[6] Bylo zjištěno, že takové interakce obklopují Lys-25 a mohly by potenciálně posílit elektrostatické interakce, které mohou vznikat mezi tímto specifickým lysinem a atomy kyslíku filtru kanálu.[6]

Toxicita

The střední smrtelná dávka (LD50 ) BgK pro myši je 4,5 ng na gram.[2] Mezi pozorované příznaky patří chvění ocasu, svalové záškuby, slinění a ochrnutí, což jsou obecně pozorované fyzické projevy blokátory draslíkových kanálů .[2]

Terapeutické použití

Zatímco BgK byl vyroben v Escherichia coli jako funkční protein, který vykazuje všechny účinky na draslíkové kanály zjištěné u BgK izolovaného z jeho přirozeného zdroje, dosud nebyl proveden výzkum žádného potenciálního terapeutického účelu, přičemž většina jeho použití byla pro výzkum draslíkových kanálů.[7]

Reference

  1. ^ A b C d E Aneiros, A; García, I; Martínez, JR; Harvey, AL; Anderson, AJ; Marshal, DL; Engstöm, A; Hellman, U; Karlsson, E (1993). „Toxin draslíkového kanálu ze sekrece mořské sasanky„ Bunodosoma granulifera “. Izolace, sekvence aminokyselin a biologická aktivita.“ Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Obecné předměty. 1157 (1): 86–92. doi:10.1016 / 0304-4165 (93) 90082-J. PMID  8098956.
  2. ^ A b C d E F Bavlna, Joel; Crest, M; Bouet, F; Alessandri, N; Gola, M; Forest, E; Karlsson, E; Castañeda, O; Harvey, AL; Vita, C; Ménez, A (1997). „Toxin draslíkového kanálu z mořské sasanky Bunodosoma granulifera, inhibitor kanálů Kv1 - revize aminokyselinové sekvence, přiřazení disulfidového můstku, chemická syntéza a biologická aktivita ". European Journal of Biochemistry. 244 (1): 192–202. doi:10.1111 / j.1432-1033.1997.00192.x. PMID  9063464.
  3. ^ Castaneda, Olga; et al. (1995). "Charakterizace toxinu draslíkového kanálu z sasanky Karibského moře Stichodactyla helianthus". Toxicon. 33 (5): 603–613. doi:10.1016 / 0041-0101 (95) 00013-C. PMID  7660365.
  4. ^ Schweitz, H; Bruhn, T; Guillemare, E; Moinier, E; Lancelin, JM; Béress, L; Lazdunski, M (1995). „Kalicludiny a kaliseptin. Dvě různé třídy toxinů mořských sasanek pro kanály K + citlivé na napětí“. J Biol Chem. 270 (42): 25121–6. doi:10.1074 / jbc.270.42.25121. PMID  7559645.
  5. ^ A b C Alessandri-Haber, N; Lecoq, A; Gasparini, S; Grangier-MacMath, G; Jacquet, G; Harvey, AL; de Meiros, G; Rowan, EG; Gola, M; Ménez, A; Crest, M (10.12.1999). "Mapování funkční anatomie BgK na Kv1.1, Kv1.2 a Kv1.3. Stopy pro návrh analogů se zvýšenou selektivitou". J Biol Chem. 274 (50): 35653–61. doi:10.1074 / jbc.274.50.35653. PMID  10585444.
  6. ^ A b C Gilquin, B; Racape, J; Wrish, A; Visan, V; Lecoq, A; Grissmer, S; Ménez, A; Gasparini, S (2002-07-19). "Struktura komplexu BgK-Kv1.1 na základě omezení vzdálenosti identifikovaných cykly dvojitých mutantů. Molekulární základ pro konvergentní vývoj blokátorů kanálu Kv1". J Biol Chem. 277 (40): 37406–13. doi:10,1074 / jbc.M206205200. PMID  12133841.
  7. ^ Braud, S; Belin, P; Dassa, J; Pardo, L; Mourier, G; Caruana, A; Priest, BT; Dulski, P; Garcia, ML; Ménez, A; Boulain, J-C; Gasparini, S (2004). „BgK, disulfid obsahující mořský sasanový toxin blokující K + kanály, může být produkován v cytoplazmě Escherichia coli jako funkční značený protein“. Protein Expr. Purif. 38 (1): 69–78. doi:10.1016 / j.pep.2004.07.011. PMID  15477084.