Huwentoxin - Huwentoxin - Wikipedia

Huwentoxiny (HWTX) jsou skupina neurotoxický peptidy nalezen v jed čínského ptačího pavouka Haplopelma schmidti. Tento druh byl dříve známý jako Haplopelma huwenum, Ornithoctonus huwena a Selenocosmia huwena.[1] Zatímco strukturní podobnost lze nalézt u několika z těchto toxinů, HWTX jako skupina má vysokou funkční rozmanitost.

Zdroje

Huwentoxiny jsou neurotoxické peptidy produkované čínským ptačím pavoukem, Haplopelma schmidti.[2]

Přehled

Jed H. schmidti obsahuje širokou škálu neurotoxinů, které paralyzují kořist pavouka. Doposud bylo charakterizováno a zkoumáno 14 z izolovaných primárně neurotoxických peptidových složek. V následujícím jsou popsány dvě podskupiny HWTX: cílení napěťově řízené vápníkové kanály a cílení napěťově řízené sodíkové kanály.

Toxiny zaměřené na napěťově řízené vápníkové kanály (VGCC)

Huwentoxin-I

HWTX-I je nejhojnější toxická složka jedu H. schmidti. Inhibuje presynaptický N-typ Ca2+ kanály.

Chemie

Molekulová hmotnost HWTX-I je 3750 Da. Toxin obsahuje 33 zbytků, včetně šesti cysteiny to tvoří tři disulfidové vazby.[3][4] Ty byly přiřazeny jako Cys2-Cys17, Cys9-Cys22 a Cys16-Cys29 a jsou pohřbeny v molekule.[5] Molekula přijímá kompaktní strukturu skládající se z malé trojvláknové antiparalelní beta-list a pět beta-zatáčky. Bylo zjištěno, že struktura obsahuje inhibitor cystinový uzel (ICK) motiv. K vytvoření tohoto motivu jsou zapotřebí tři disulfidové můstky. Dva z nich vytvářejí smyčku, kterou prochází třetí disulfidový můstek.[4][6][7] Struktura HWTX-I je velmi stabilní, prvky sekundární struktury se významně nemění za různých podmínek pH nebo po zahřátí.[8]

Režim akce

HWTX-I selektivně inhibuje N-typ Kanály HVA.[9] Nedávná studie zjistila, že HWTX-I také inhibuje Na+ kanály.[10]

Účinky

U myší intraperitoneální LD50 HWTX-I je 0,70 mg / kg, intracisternální LD50 byla stanovena jako 9,40 ug / kg. Neurotoxické příznaky po intraperitoneální injekce lapali po dechu, vzrušení, spastická paralýza zadní končetiny a asynergie.[3][11]

HWTX-I je potenciální román analgetikum farmaceutický.[12]Epidurální podávání HWTX-I potkanům s chronickým onemocněním neuropatická bolest zablokované teplo hyperalgezie a mechanické alodynie v poraněné zadní tlapce krys, což naznačuje, že epidurálně podaný HWTX-I může zmírnit neuropatickou bolest.[13]Cytosolický Ca2+ přetížení je jedním z primárních faktorů pro aktivaci zánětlivých buněk, proto Ca2+ blokátory kanálů mohou mít potenciální roli jako protizánětlivé léčivo. HWTX-I může zmírnit bolest v zánětlivých kloubech a do určité míry eliminovat artrokélu. V modelu krysy z revmatoidní artritida HWTX-I je schopen snížit koncentraci faktor nekrózy nádorů α (TNF-α) v sérum a snížit hladinu exprese mRNA interleukin 1β (IL-lp) a interleukin 6 (IL-6).[14]

Primární sekvence peptidu izolované z jedu pavouka H. schmidti. Disulfidový můstek je zobrazen s linkami konektoru. Cysteiny jsou zobrazeny červeně. Hvězdička označuje, že je C-koncová karboxylová skupina amidována.

Huwentoxin-X

HWTX-X je nejmenší peptid mezi dosud izolovanými huwentoxiny.

Chemie

HWTX-X má molekulovou hmotnost 2931 Da. Zahrnuje 28 aminokyselina zbytky, včetně šesti cysteinových zbytků tvořících tři disulfidové můstky. Jako většina huwentoxinů přijímá motiv ICK.[15]HWTX-X vykazuje malou homologii s jinými huwentoxiny, může však způsobit reverzibilní zablokování Ca typu N2+ kanály u krys hřbetní kořenový ganglion buňky pod celou buňkou napěťová svorka podmínky. Ukazuje více než 50% homologii s toxinem Ptu1 z chyba vraha Peirates turpis a ω-konotoxin SVIA z Conus striatus, dva Ca typu N2+ blokátory.[16]

Režim akce

HWTX-X má selektivitu pro izoformy Ca typu N2+ kanály ve srovnání s ω-konotoxiny GVIA a MVIIA.

Účinky

HWTX-X specificky blokuje GVIA citlivý, Ca typu N2+ kanály v gangliových buňkách dorzálních kořenů krysy. Neblokuje Ca typu L2+ kanály. Přestože je HWTX-X strukturálně podobný ω-konotoxinům, které blokují záškubovou reakci na stimulaci elektrickým nervem, nemá žádný účinek na záškubovou reakci krysy. vas deferens.[15]

Toxiny zaměřené na napěťově řízené sodíkové kanály (VGSC)

Huwentoxin-II

HWTX-II je insekticidní peptid a je strukturálně neobvyklý ve srovnání s jiným HWTX v tom, že postrádá typický ICK motiv.

Chemie

HWTX-II se skládá z 37 aminokyselinových zbytků včetně šesti cysteinů zapojených do tří disulfidových můstků.[17] Disulfidová vazba HWTX-II byla přiřazena jako Cys4-Cys18, Cys8-Cys29 a Cys23-Cys34, čímž se vytvořila 1-3,2-5 a 4-6 disulfidová konektivita.[18] Trojrozměrná struktura HWTX II obsahuje dvě beta-otáčky (Cys4-Ser7 a Lys24-Trp27) a dvouvláknový antiparalelní beta-list (Tryp27-Cys29 a Cys34-Lys36).

Režim akce

HWTX-II byl schopen reverzibilně paralyzovat šváby na několik hodin, s mediánem knockdown dávky ED50 127 ± 54 µg / g.[19] HWTX-II blokuje neuromuskulární přenos v izolované membráně myšího preparátu a působí kooperativně k potenciaci aktivity HWTX I.[18]

Účinky

Toxin může paralyzovat šváby.

Huwentoxin-III

HWTX-III je selektivní inhibitor hmyzu napěťově řízeného Na+ kanály. Má to přirozené mutant pojmenovaný HWTX-IIIa, jehož sekvence je pouze zkrácena a tryptofan (Trp33) zbytek z C-konce HWTX-III [20]Tento mutant nemá stejné účinky jako HWTX-III, což naznačuje, že Trp33 je důležitý zbytek související s biologickou funkcí HWTX-III.

Chemie

HWTX III obsahuje 33 zbytků, včetně šesti cysteinových zbytků, které tvoří tři disulfidové můstky. Má molekulovou hmotnost 3853 Da.[20]

Režim akce

HWTX-III inhibuje napěťově řízený Na+ kanály na dorzálních nepárových mediánech (DUM) neuronech (koncentrace toxinu při poloviční maximální inhibici (IC50) ≈1,106 µmol / L) podobným způsobem jako tetrodotoxin (TTX). HWTX-III nemá žádný vliv na kinetiku aktivace a inaktivace.

Účinky

HWTX-III nevykázal žádný účinek na kinetiku aktivace a inaktivace hmyzích neuronů VGSC a také žádnou změnu iontové selektivity kanálů. Může však reverzibilně paralyzovat šváby a stlačit amplitudu Na+ proudy na neuronech DUM švábů.[21]HWTX-III je schopen vylepšovat hladký sval reakce vyvolané nervovou stimulací izolované krysí chámovody.[20]

Huwentoxin-IV

HWTX-IV je inhibitor Na-senzitivního Na-senzitivního na napětí citovaného na tetrodotoxin (TTX)+ kanály.

Chemie

HWTX-IV obsahuje 35 aminokyselinových zbytků se třemi disulfidovými můstky, které patří do strukturní rodiny motivů ICK. Jeho molekulová hmotnost je 4 108 Da. C-koncová karboxylová skupina tohoto toxinu je amidována. Disulfidová vazba HWTX-IV je Cys-2-Cys-17, Cys-9-Cys-24 a Cys-16-Cys-31, přičemž se použije disulfidový vzorec 1–4, 2–5, 3–6.

Režim akce

HWTX-IV specificky blokuje neuronální TTX citlivý na napětí řízený Na+ kanály v neuronech ganglií dorzálních kořenů dospělých krys, aniž by měly žádný účinek na NaX rezistentní napětím řízené napětí+ kanály. HWTX-IV inhibuje tyto kanály vazbou na receptor místo 4 a zachycení napěťového senzoru domény II v uzavřené konfiguraci. HWTX-IV je hradlový modifikátor, který se pravděpodobně bude funkčně chovat jako jednoduchý inhibitor kanálu. Zjevné chování typu hradlového modifikátoru bylo pozorováno pouze v nepravděpodobných podmínkách: extrémní depolarizace nebo velmi prodloužené silné depolarizace.[22]

Účinky

Experimenty odhalily, že HWTX-IV zavádí významné zvýšení prahu bolesti u potkanů. S HWTX-IV selektivně blokuje napěťově řízené kanály Na + citlivé na TTX (které jsou zapojeny do bolest cest), předpokládá se, že může být aplikován v terapii bolesti. HWTX-IV ve vysokých dávkách nevyvolával u švábů žádné účinky. Nezaměřuje se ani na VGSC v srdečním nebo kosterním svalu obojživelníků i savců.[23]

Huwentoxin-VII, -VIII

HWTX-VII a HWTX-VIII jsou insekticidní peptidy s aminokyselinovými sekvencemi a biologickými aktivitami podobnými HWTX-II.

Chemie

HWTX-VII a HWTX-VIII jsou složeny z 35 respektive 36 aminokyselinových zbytků, přičemž oba obsahují šest cysteinů. Mohli by přijmout podobné strukturální lešení a stejný vzor disulfidového můstku jako HWTX-II.[24]

Režim akce

Jak HWTX-VII, tak HWTX-VIII blokují neuromuskulární přenos u izolované myši bránicový nerv -diaphraghm připravovat a jednat ve spolupráci s HWTX-I.

Účinky

Oba toxiny paralyzují kobylky a zabíjejí myši intracerebroventrikulární injekcí.

Viz také

Reference

  1. ^ "Podrobnosti o taxonu Haplopelma schmidti von Wirth, 1991 ". Světový katalog pavouků. Přírodovědné muzeum v Bernu. Citováno 2016-05-17.
  2. ^ Wang JF, Peng XJ, Xie LP. Nový druh rodu Selenocosmia z jižní Číny. Acta Sci. Nat. Univ. Norma. Hunan. 1993; 16 (1): 51-54
  3. ^ A b Liang SP, Zhang DY, Pan X, Chen Q, Zhou PA. Vlastnosti a aminokyselinová sekvence huwentoxinu-I, neurotoxinu purifikovaného z jedu čínského ptačího pavouka Selenocosmia huwena. Toxicon. 1993 srpen; 31 (8): 969-78.
  4. ^ A b Qu Y, Liang S, Ding J, Liu X, Zhang R, Gu X. Studie protonové nukleární magnetické rezonance na huwentoxin-I z jedu pavouka Selenocosmia huwena: 2. Trojrozměrná struktura v řešení. J Protein Chem. 1997 srpen; 16 (6): 565-74.
  5. ^ Zhang D, Liang S. Přiřazení tří disulfidových můstků huwentoxinu-I, neurotoxinu z pavouka selenocosmia huwena. J Protein Chem. 1993 Prosinec; 12 (6): 735-40.
  6. ^ Pallaghy PK, Nielsen KJ, Craik DJ, Norton RS. Běžný strukturální motiv obsahující cystinový uzel a trojvláknový beta-list v toxických a inhibičních polypeptidech. Protein Sci. Říjen 1994; 3 (10): 1833-9.
  7. ^ Norton RS, Pallaghy PK. Struktura cystinových uzlů toxinů iontových kanálů a příbuzných polypeptidů. Toxicon. 1998 listopad; 36 (11): 1573-83.
  8. ^ Liang SP, Zong X, Luo JC, Jing H, Gu XC. Studium sekundární struktury huwentoxinu-I, neurotoxinu z jedu pavouka Selenocosmia huwena. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinenisis. 1993; 29: 668-74.
  9. ^ Peng K, Chen XD, Liang SP. Účinek Huwentoxinu-I na Ca (2+) kanály v diferencovaných buňkách NG108-15, studie patch-clamp. Toxicon. Duben 2001; 39 (4): 491-8.
  10. ^ Wang M, Rong M, Xiao Y, Liang S. Účinky huwentoxinu-I na napěťově řízené sodíkové kanály krysích hipokampálních a švábových hřbetních nepárových středních neuronů. Peptidy. 2012 Mar; 34 (1): 19-25.
  11. ^ Zhou PA, Xie XJ, Li M, Yang DM, Xie ZP, Zong X a kol. Blokování neuromuskulárního přenosu huwentoxinem-I, očištěným od jedu čínského ptačího pavouka Selenocosmia huwena. Toxicon. 1997 Jan; 35 (1): 39-45.
  12. ^ Che N, Wang L, Gao Y, An C. Rozpustná exprese a jednokroková purifikace neurotoxinu Huwentoxin-I v Escherichia coli. Protein Expr Purif. 2009 červen; 65 (2): 154-9.
  13. ^ Luo ZM, Li LL, Zhang J, Xie HY, Shen JQ, Liang SP. Účinky epidurálního podání HWTX-I u potkanů ​​s chronickou neuropatickou bolestí. Chin J Pain Med. 2002; 8: 219-24.
  14. ^ Wen Tao Z, Gu Yang T, Ying R, Mao Cai W, Lin L, Chi Miao L a kol. Antinociceptivní účinnost HWTX-I epidurálně podávaná krysám s revmatoidní artritidou. Int J Sports Med. 2011 listopad; 32 (11): 869-74.
  15. ^ A b Liu Z, Dai J, Dai L, Deng M, Hu Z, Hu W a kol. Funkce a struktura řešení Huwentoxin-X, specifického blokátoru vápníkových kanálů typu N, z čínského ptačího pavouka Ornithoctonus huwena. J Biol Chem. 2006 Mar 31; 281 (13): 8628-35.
  16. ^ Bernard C, Corzo G, Mosbah A, Nakajima T, Darbon H. Struktura řešení Ptu1, toxinu z atentátnické chyby Peirates turpis, který blokuje napěťově citlivý vápníkový kanál typu N. Biochemie. 30. října 2001; 40 (43): 12795-800.
  17. ^ Anette SN. Tarantula (Eurypelma californicum) jed, vícesložkový systém. Biol Chem Hoppe-Seyler. 1989; 370: 485-98.
  18. ^ A b Shu Q, Liang SP. Čištění a charakterizace huwentoxinu-II, neurotoxického peptidu z jedu čínského ptačího pavouka Selenocosmia huwena. J Pept Res. 1999 květen; 53 (5): 486-91.
  19. ^ Shu Q, Lu SY, Gu XC, Liang SP. Sekvenčně specifické přiřazení (1) H-NMR rezonance a stanovení sekundární struktury HWTX-II. Sheng Wu Hua Xue Yu Sheng Wu Wu Li Xue Bao (Šanghaj). 2001; 33 (1): 65-70.
  20. ^ A b C Huang RH, Liu ZH, Liang SP. Čištění a charakterizace neurotoxického peptidu huwentoxinu-III a přirozeného neaktivního mutanta z jedu pavouka Selenocosmia huwena Wang (Ornithoctonus huwena Wang). Sheng Wu Hua Xue Yu Sheng Wu Wu Li Xue Bao (Šanghaj). 2003 listopad; 35 (11): 976-80.
  21. ^ Wang RL, Yi S, Liang SP. Mechanismus účinku dvou hmyzích toxinů huwentoxinu-III a hainantoxinu-VI na napěťově řízené sodíkové kanály. J Zhejiang Univ Sci B. 2010 červen; 11 (6): 451-7.
  22. ^ Xiao Y, Bingham JP, Zhu W, Moczydlowski E, Liang S, Cummins TR. Tarantula huwentoxin-IV inhibuje neuronální sodíkové kanály vazbou na receptorové místo 4 a zachycením napěťového senzoru domény II v uzavřené konfiguraci. J Biol Chem. 3. října 2008; 283 (40): 27300-13.
  23. ^ Peng K, Shu Q, Liu Z, Liang S. Funkce a struktura řešení huwentoxinu-IV, silného antagonisty sodíkového kanálu citlivého na neuronální tetrodotoxin (TTX) z čínského ptačího pavouka Selenocosmia huwena. J Biol Chem. 2002 6. prosince; 277 (49): 47564-71.
  24. ^ Dai J, Liang SP. Čištění a charakterizace HWTX-VII a HWTX-VIII: dva nové insekticidní neurotoxiny z čínského ptačího pavouka Selenocosmia huwena. Chin J Biochem Mol Biol. 2003; 19: 71-5.