Cerastocytin - Cerastocytin

Cerastocytin je trombin -jako serinová proteáza v hadí jed.

Přehled funkcí

Hadí jed obsahuje toxiny schopné způsobit smrt plazové kořisti mnoha různými způsoby. Většina toxinů spadá do jedné ze dvou kategorií:[1] elapid (hlavně neurotoxický ) nebo viperid (hlavně hemotoxický ) toxiny v závislosti na okamžité příčině smrti.[2] Elapidští hadi způsobují, že kořist zemře na zadušení, protože dominující neurotoxiny inhibují aktivitu cholinesterázy, což vede k paralýze všech svalů, včetně bránice.[3] Okamžitou příčinou smrti po kousnutí hadů zmijí je náhlý pokles krevního tlaku nebo cévní mozková příhoda, protože hemotoxiny, většinou převládající u tohoto typu jedu, vyvolávají buď rozsáhlou koagulaci nebo krvácení.[4] Zatímco hadi jsou kategorizováni tímto způsobem, jed každého typu může zahrnovat řadu toxických enzymů podílejících se na neurotoxicitě, hemotoxicitě, trávení živinami a dalších funkcích nezbytných pro zpřístupnění kořisti ke konzumaci.

Zatímco všechny hemotoxiny vedoucí k tvorbě sraženin indukují agregaci krevních destiček, dělají to různými způsoby. Například botrocetin nacházející se v jedu Bothrops jararaca, aktivuje von Willebrandův faktor (vWF) indukcí jeho vazby na glykoprotein destiček Ib (GPIb), čímž poskytuje povrch pro počáteční agregaci destiček.[5] Naproti tomu cerastocytin a cerastotin (z jedu z Cerastes cerastes ), stejně jako trombocytin (z Bothrops atrox )[6] a mnoho dalších jsou serinové proteázy, které fungují způsobem velmi podobným trombinu. Stejně jako trombin jsou tyto proteázy schopné v nanomolárních koncentracích vyvolat agregaci krevních destiček a některé dokonce tvorbu sraženiny fibrinu.

Strukturální srovnání s trombinem

Cerastocytin, stejně jako většina ostatních serinových proteáz,[7] konkrétně trombin, má tři charakteristické rysy: hydrofobní kapsu, pozitivní povrch a katalytickou triádu. Kromě toho je terciární struktura cerastocytinu udržována disulfidovými můstky podobnými těm, které se tvoří v jiných serinových proteázách. Tato strukturní podobnost je výsledkem schopnosti cerastocytinu srážet krevní destičky a hydrolyzovat fibrinogen při koncentraci 5 nM, velmi napodobuje aktivitu trombinu při 1 nM.[8]

Hydrofobní kapsa

Cerastocytin obsahuje hydrofobní doménu, která se váže na fibrinopeptid A a v 3-D potvrzení vypadá velmi podobně jako analogická oblast alfa-trombinu. Přes tyto funkční a strukturální podobnosti má cerastocytin odlišnou aminokyselinovou sekvenci Ile98, Val99, Tyr172, Trp215, která tvoří hydrofobní kapsu v kombinaci s 90 smyčkou (Phe90 Val99). Peptidy, které slouží tomuto účelu v trombinu (Leu99, Ile174, Trp215), jsou známé jako arylové vazebné místo a zdá se, že jsou konzervovány u mnoha různých druhů.

Avšak variace v této sekvenci uvnitř hydrofobní kapsy cerastocytinu naznačuje, že přesné složení aminokyselin není relevantní pro schopnost proteázy vázat se na fibrinogen, pokud existuje nepolární oblast pro interakci s hydrofobní částí substrátu . Na druhou stranu skutečnost, že Trp215 je jediným zbytkem konzervovaným v trombinech a cerastocytinu, naznačuje velký význam této polohy pro štěpení fibrinogenu. To je potvrzeno pozorováním trombocytinu, který postrádá zbytek Trp215, se účastní agregace krevních destiček, ale ne fibrinogenolytické aktivity.[8]

Pozitivní povrch

Stejně jako u hydrofobní kapsy se sekvence pozitivně nabitého povrchu cerastocytinu liší ve své aminokyselinové sekvenci od sekvence trombinu, avšak 3-D struktura a funkčnost zůstávají stejné. V cerastocytinu je kationtový povrch tvořen dominancí bazických aminokyselin mezi zbytky Tyr67-Arg80: dva Arg, jeden Lys, dva His a jeden Asp.[9] Podobně v trombinu čtyři Arg, jeden Lys, jeden His a dva Glu zabírají stejný úsek zbytku, i když s odlišnou sekvencí, mezi Arg67-Ile80. Pozitivní smyčky tvořené těmito sekvencemi vyčnívají z globulárních struktur proteáz. Protože se ukázalo, že tento exosit je zapojen do agregační aktivity trombinů v trombocytech, mohla by být pro tuto strukturu v cerastocytinu navržena podobná funkce.[10]

Katalytická triáda

Na rozdíl od hydrofobní kapsy a pozitivně nabitého exositu je sekvence katalytické triády přesně zachována v obou trombinech různých druhů acerastocytinu:[9] His57, Asp102, Ser195.[11] Tato shoda znovu zdůrazňuje význam těchto zbytků pro hydrolytickou aktivitu.

Disulfidové můstky

Disulfidový můstek mezi Cys42-Cys58 tvoří součást podřízené stránky pro rozpoznávání fibrinogenu S ’, která je považována za zásadní pro schopnost trombinu hydrolyzovat alfa- a beta-řetězce. Mutace v místě S ’ukázaly pokles trombinu fibrinogenolýza. Avšak nedostatek Cys, a tedy disulfidového můstku v této oblasti, v cerastocytinu nemá žádný účinek na tvorbu fibrinové sraženiny nebo agregaci krevních destiček.[9]

Srovnání s některými jinými proteázami jedu

Cerastotin je účinnější proagregant krevních destiček než cerastocytin, protože v daném množství je stejně aktivní jako stejné množství surového jedu. Čistý cerastocytin naproti tomu indukuje agregaci trombocytů šestkrát pomaleji než ekvivalentní objem jedu. Přestože je cerastotin více kineticky upřednostňován než cerastocytin, může se vázat na destičky pouze v přítomnosti fibrinogenu. Navíc jeho vazebné místo pro receptor není stejné jako pro trombin. To potvrzuje skutečnost, že cerastotin byl po testu desenzibilizace trombinem stále aktivní a nebyl ovlivněn kompetitivními inhibitory trombinu.[12]

Inhibice

Účinky různých inhibitorů nejsou u trombinu a cerastocytinu vždy stejné. Stejně jako u trombinu je agregace krevních destiček aktivovaná cerastocytinem inhibována chlorpromazinem, teofylinem a mepakrinem. Avšak ani hirudin, ani antitrombin III nemají žádný účinek na tvorbu sraženiny zprostředkovanou cerastocytinem, i když bylo pozorováno, že oba inhibují tvorbu trombů podporovanou sraženinu trombocytů. Tato data naznačují, že cerastocytin má odlišná místa pro vazbu krevních destiček a fibrinopeptidů, protože tyto dvě funkce by mohly být inhibovány nezávisle na sobě. Navíc některé protilátky (jako je LJIblO), u nichž bylo pozorováno, že inhibují trombin, interferovaly s aktivitou cerastocytinu, ale ne s cerastotinem. Tato data posilují koncept, že existuje několik toxinů, které jsou schopné produkovat podobné fyziologické výsledky prostřednictvím velmi odlišných aktivačních mechanismů.[12]

Další čtení

  • Mirajkar, K., More, S., Gadag, J. (2005) Izolace a čištění neurotoxinu z jedu Bungaruscaeruleus (běžný indický krait): biochemické změny vyvolané toxinem u potkanů. J Basic Clin Physiol Pharmacol. 16 (1): 37-52.
  • Bazaa, A. a kol. (2005) Hadí jed: Srovnávací analýza proteomů jedů tuniských hadů Cerastes cerastes, Cerastes vipera a Macrovipera lebetina. Proteomics 5, 4223–4235
  • Přečtěte si MS, Smith SV, Lamb MA, Brinkhous KM (1989) Role botrocetinu v aglutinaci destiček: tvorba aktivovaného komplexu botrocetinu a von Willebrandova faktoru. Krev. 74 (3): 1031-5
  • Bothrops atrox jed. 2. Interakce s krevními destičkami a faktory srážení plazmy. Biochemie. 18 (16): 3570-7.
  • Nelson, D. a Cox, M. Lehninger Principles of Biochemistry (4. vydání), W.H. Freeman and Company, New York (2005).
  • Dekhil a kol. (2003) Molekulární klonování a exprese funkční hadí jedové serinové proteinázy s aktivitou agregace krevních destiček z Cerastes cerastes Viper. Biochemistry 42: 10609-10618.
  • Krishnaswamy S. (2005) Exositem řízená specificita substrátu a funkce při koagulaci. J Thromb Haemost 3: 54–67.
  • Berg J., Tymoczko J. a Stryer L., Biochemistry (5. vydání) ncbi.nlm.nih.gov
  • Marrakchi N. a kol. (1997) Procoagulant a vlastnosti agregace krevních destiček cerastocytinu z jedu Cerastes cerastes. Toxicon, sv. 35, č. 2: 201-272

Reference

  1. ^ „Reptipage: Hadí jed“. reptilis.net.
  2. ^ "elapid". Britannica Online encyklopedie.
  3. ^ Mirajkar, K., More, S., Gadag, J. (2005) Izolace a čištění neurotoxinu z jedu Bungarus caeruleus (běžný indický krait): biochemické změny vyvolané toxinem u potkanů. J Basic Clin Physiol Pharmacol. 16 (1): 37-52.
  4. ^ Bazaa, A. a kol. (2005) Hadí jed: Srovnávací analýza proteomů jedů tuniských hadů Cerastes cerastes, Cerastes vipera a Macrovipera lebetina. Proteomics 5, 4223–4235
  5. ^ Přečtěte si MS, Smith SV, Lamb MA, Brinkhous KM (1989) Role botrocetinu v aglutinaci destiček: tvorba aktivovaného komplexu botrocetinu a von Willebrandova faktoru. Krev. 74 (3): 1031-5
  6. ^ Niewiarowski S, Kirby EP, Brudzynski TM, Stocker K. (1979) Thrombocytin, serinová proteáza z jedu Bothrops atrox. 2. Interakce s krevními destičkami a faktory srážení plazmy. Biochemie. 18 (16): 3570-7.
  7. ^ Nelson, D. a Cox, M. Lehninger Principles of Biochemistry (4. vydání), W.H. Freeman and Company, New York (2005).
  8. ^ A b Dekhil a kol. (2003) Molekulární klonování a exprese funkční hadí jedové serinové proteinázy s aktivitou agregace krevních destiček, od Cerastes cerastes Viper. Biochemistry 42: 10609-10618
  9. ^ A b C Dekhil a kol. (2003) Molekulární klonování a exprese funkční hadí jedové serinové proteinázy s aktivitou agregace krevních destiček z Cerastes cerastes Viper. Biochemistry 42: 10609-10618.
  10. ^ Krishnaswamy S. (2005) Exositem řízená specificita substrátu a funkce při koagulaci. J Thromb Haemost 3: 54–67.
  11. ^ Berg J., Tymoczko J. a Stryer L., Biochemistry (5. vydání) ncbi.nlm.nih.gov
  12. ^ A b Marrakchi N. a kol. (1997) Procoagulant a vlastnosti agregace krevních destiček cerastocytinu z jedu Cerastes cerastes. Toxicon, sv. 35, č. 2: 201-272