Delta-palutoxin - Delta-Palutoxin

Struktura roztoku insekticidního toxinu δ-palutoxinu IT2. Vstup PDB 1v91[1]

delta-Palutoxiny (5-palutoxiny) sestávají z homologní skupiny čtyř specifických pro hmyz toxiny z jedu pavouka Pireneitega luctuosa (také známý jako Paracoelotes luctuosus). Ukazují vysokou toxicita proti Spodoptera litura larvy inhibicí sodíkové kanály, což vedlo k silné paralytické aktivitě a nakonec ke smrti hmyzu.[2]

Zdroje

δ-Palutoxiny jsou extrahovány z jedu pavouka Pireneitega luctuosa.[2] Tento jed má nejvyšší toxicitu proti Spodoptera litura larvy, které jsou známou příčinou škůdců plodin v zemědělství.

Chemie

Existují čtyři subfrakce v jedu, o nichž je známo, že působí proti Spodoptera litura larvy: δ-palutoxin IT1, δ-palutxoin IT2, δ-palutoxin IT3 a δ-palutoxin IT4.[2] Tyto toxiny jsou dlouhé 36-37 aminokyselin a vykazují vysokou homologii.[2] Koncentrace různých podtypů v jedu, molekulové hmotnosti a úroveň kyselosti podtypů jsou uvedeny níže.

Podtyp toxinuKoncentrace v

jed (nmol / 10µl)

Molekulová hmotnost (kDa)Úroveň kyselosti
δ-palutoxin IT11.04.03Neutrální
δ-palutoxin IT22.64.12Mírně základní
δ-palutoxin IT31.33.93Kyselé
δ-palutoxin IT41.94.05Mírně základní

δ-Palutoxiny jsou díky svým čtyřem velmi kompaktní proteiny disulfidové můstky.[3] Výsledkem těchto vazeb je disulfid pseudo-uzel, charakteristické pro třídu toxinů, které obsahují „inhibitor cystinový uzel motiv “(ICK). Tento motiv je zodpovědný za jejich vysokou in vivo stabilita.[3] Členové rodiny ICK se vyznačují trojvláknovou antiparalelní ß-list konstrukce stabilizovaná disulfidovými můstky. V rámci této třídy jsou biologické aktivity toxinů velmi rozmanité. Disulfidový vazebný vzor nalezený v δ-palutoxinech je velmi podobný vzoru pozorovanému v u-agatoxiny.[2] To naznačuje silné homologie s µ-agatoxiny z Agelenopsis aperta.[4]

cílová

Napěťově řízené sodíkové kanály mají neurotoxin vazebná místa na jejich α-podjednotce,[5] které se nazývají neurotoxinová receptorová místa 1-7. 5-palutoxiny se vážou na receptorové místo 4 sodíkových kanálů s napětím řízeným hmyzem.[5] Neurotoxiny receptorového místa 4 se vážou na extracelulární smyčky S1-S2 a S3-S4 v doméně II a-podjednotky kanálu.[3]

Režim akce

δ-Palutoxin-IT1 a δ-palutoxin-IT2 inhibují inaktivaci napěťově řízených sodíkových kanálů.[2] Protože nebyla ovlivněna závislost časové konstanty inaktivace na napětí, bylo navrženo, aby toxiny působily na přeměnu z uzavřeného do inaktivovaného stavu.[1] Inhibice inaktivace vede k nadměrnému přílivu sodíku. To vede k vysoké koncentraci vápníku ve svalech, což způsobuje pomalou paralýzu. Tato pomalá paralýza je charakterizována svalovými křečemi a ztrátou vody stěnou těla. Nakonec hmyz zemře, protože vyschne.[5] Účinek δ-palutoxinů na napěťově řízené sodíkové kanály je podobný účinku pozorovanému u toxinů podobných škorpionům podobným α.[6][7]

Toxicita

Čtyři δ-palutoxiny vykazují silnou paralytickou aktivitu proti Spodoptera litura larvy, ale také proti jinému hmyzu. The LD50 hodnoty pro δ-palutoxin-IT1 až IT3 se pohybují od 9,5–24,7 µg na gram hmyzu.[2] δ-Palutoxin-IT1 je nejaktivnějším toxinem, následovaný δ-palutoxinem-IT2 a δ-palutoxin-IT4 má nejnižší aktivitu. 5-palutoxiny jsou selektivní vůči hmyzu, u myší nebyl zjištěn žádný přetrvávající toxický účinek.[2] Strukturní základ pro selektivitu těchto toxinů pro hmyz přes sodíkové iontové kanály savců je stále do značné míry neznámý.[8]

Reference

  1. ^ A b Ferrat, G; Bosmans, F; Tytgat, J; Pimentel, C; Chagot, B; Gilles, N; Nakajima, T; Darbon, H; Corzo, G (2005). „Struktura řešení dvou toxinů pavouka specifických pro hmyz a jejich farmakologická interakce s Na + kanálem hmyzu řízeným napětím“. Proteiny. 59 (2): 368–79. doi:10,1002 / prot.20424. PMID  15726637.
  2. ^ A b C d E F G h Corzo, Gerardo; Escoubas, Pierre; Stankiewicz, Maria; Pelhate, Marcel; Kristensen, Charles P .; Nakajima, Terumi (září 2000). „Izolace, syntéza a farmakologická charakterizace δ-palutoxinů IT, nové insekticidní toxiny z pavouka (Amaurobiidae)“. European Journal of Biochemistry. 267 (18): 5783–5795. doi:10.1046 / j.1432-1327.2000.01653.x. PMID  10971590.
  3. ^ A b C Nicholson, GM (2007). "Hmyzí selektivní pavoučí toxiny zaměřené na napěťově řízené sodíkové kanály". Toxicon. 49 (4): 490–512. doi:10.1016 / j.toxicon.2006.11.027. hdl:10453/4446. PMID  17223149.
  4. ^ Billen, B; Vassilevski, A; Nikolsky, A; Debaveye, S; Tytgat, J; Grishin, E (2010). „Unikátní zvonovitá napěťově závislá modulace hradlování kanálu Na + novými toxiny selektivními k hmyzu z pavouka Agelena orientalis“. The Journal of Biological Chemistry. 285 (24): 18545–54. doi:10.1074 / jbc.M110.125211. PMC  2881780. PMID  20385552.
  5. ^ A b C Corzo, G; Escoubas, P; Villegas, E; Karbat, já; Gordon, D; Gurevitz, M; Nakajima, T; Gilles, N (2005). "Pavoučí toxin, který vyvolává typický účinek alfa-toxinů štíra, ale soutěží s beta-toxiny o vazbu na sodíkové kanály hmyzu". Biochemie. 44 (5): 1542–9. doi:10.1021 / bi048434k. PMID  15683238.
  6. ^ Gurevitz, M; Froy, O; Zilberberg, N; Turkov, M; Strugatsky, D; Gershburg, E; Lee, D; Adams, ME; Tugarinov, V; Anglister, J; Shaanan, B; Loret, E; Stankiewicz, M; Pelhate, M; Gordon, D; Chejanovsky, N (1998). "Modifikátory sodíkových kanálů od jedu štíra: vztah struktura-aktivita, způsob působení a aplikace". Toxicon. 36 (11): 1671–82. doi:10.1016 / S0041-0101 (98) 00160-3. PMID  9792184.
  7. ^ Cestèle, S; Stankiewicz, M; Mansuelle, P; De Waard, M; Dargent, B; Gilles, N; Pelhate, M; Rochat, H; Martin-Eauclaire, MF; Gordon, D (1999). "Scorpion alfa-like toxiny, toxické jak pro savce, tak pro hmyz, rozdílně interagují s receptorovým místem 3 na napěťově řízených sodíkových kanálech u savců a hmyzu". Evropský žurnál neurovědy. 11 (3): 975–85. doi:10.1046 / j.1460-9568.1999.00505.x. PMID  10103091.
  8. ^ Nicholson, G (2007). "Hmyzí selektivní toxiny pavouka zaměřené na napěťově řízené sodíkové kanály". Toxicon. 49 (4): 490–512. doi:10.1016 / j.toxicon.2006.11.027. hdl:10453/4446. PMID  17223149.