Scorpion toxin - Scorpion toxin
Scorpion toxin s dlouhým řetězcem | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() Krystalová struktura toxinu II ze štíra Androctonus australis Hector.[1] | |||||||||
Identifikátory | |||||||||
Symbol | Toxin_3 | ||||||||
Pfam | PF00537 | ||||||||
InterPro | IPR002061 | ||||||||
SCOP2 | 2sn3 / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
TCDB | 8.B.1 | ||||||||
OPM nadčeleď | 58 | ||||||||
OPM protein | 1djt | ||||||||
|
Scorpion short toxin | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | |||||||||
Identifikátory | |||||||||
Symbol | Toxin_2 | ||||||||
Pfam | PF00451 | ||||||||
Pfam klan | CL0054 | ||||||||
InterPro | IPR001947 | ||||||||
STRÁNKA | PDOC00875 | ||||||||
TCDB | 8.B.2 | ||||||||
OPM nadčeleď | 58 | ||||||||
OPM protein | 1ne5 | ||||||||
|
Scorpion toxiny jsou bílkoviny nacházející se v jed z štíři. Jejich toxický účinek může být specifický pro savce nebo hmyz a působí vazbou s různým stupněm specificity na členy nadrodiny iontových kanálů řízených napětím; konkrétně napěťově řízené sodíkové kanály, napěťově řízené draselné kanály,[3] a kanály potenciálu TRP (Transient Receptor Potential).[4][5] Výsledkem tohoto působení je aktivace nebo inhibice působení těchto kanálů v nervových a srdečních orgánových systémech. Například toxiny α-scorpion MeuNaTxα-12 a MeuNaTxα-13 z Mesobuthus eupeus jsou neurotoxiny, které se zaměřují na napěťově řízené Na + kanály (Naprotis), inhibující rychlou inaktivaci. In vivo testy účinků MeuNaTxα-12 a MeuNaTxα-13 na savčí a hmyzí Naprotis ukazují diferenciální účinnost. Tito rekombinanti (MeuNaTxα-12 a MeuNaTxα-13) vykazují svou preferenční afinitu k Na + kanálům savců a hmyzu v aktivním místě α-toxinů v místě 3, aby rychleji inaktivovali depolarizaci buněčné membrány [6]. Měnící se citlivost různých Naprotis až MeuNaTxα-12 a MeuNaTxα-13 mohou záviset na substituci konzervovaného valinového zbytku za fenylalaninový zbytek v poloze 1630 podjednotky LD4: S3-S4 nebo v důsledku různých změn reziduí v podjednotce LD4: S5-S6 Naprotis.[6] Nakonec mohou tyto akce sloužit účelu odvrácení predátorů působením bolesti (např. Aktivací sodíkových kanálů nebo kanálů TRP v senzorických neuronech)[7] nebo k potlačení predátorů (např. v případě inhibice srdečních iontových kanálů).[8]
Rodina zahrnuje související toxiny štíra s krátkým a dlouhým řetězcem. Obsahuje také skupinu inhibitory proteinázy z rostlin Arabidopsis thaliana a Brassica spp.
The Brassica napus (řepka olejná) a Sinapis alba (bílá hořčice) inhibitory,[9][10] inhibují katalytickou aktivitu hovězího beta-trypsinu a hovězí alfa-chymotrypsin, které patří k MEROPS peptidáza rodina S1 (InterPro: IPR001254 ).[11]
Tato skupina proteinů se nyní používá při výrobě insekticidů, vakcín a proteinových inženýrských lešení.
Struktura
Byla odvozena úplná kovalentní struktura několika takových toxinů: Obsahují přibližně 66 aminokyselinových zbytků tvořících třívláknovou antiparalelní beta list nad kterým leží alfa šroubovice přibližně tří otáček. Čtyři disulfidové můstky zesíťují strukturu toxinů s dlouhým řetězcem, zatímco krátké toxiny obsahují pouze tři.[12][13] BmKAEP, antiepileptický peptid izolovaný z jedu Manchurianský štír,[14] vykazuje podobnost jak s neurotoxiny štíra, tak s toxiny proti hmyzu.
Funkce
Molekulární funkcí toxinu je inhibice iontových kanálů. Dva typy toxinů kanálu Na + lze rozdělit do dvou skupin (alfa a beta) na základě jejich funkčních účinků. Beta (β) toxiny přesouvají závislost aktivace na napětí na více negativních potenciálů, což zvyšuje pravděpodobnost otevření kanálu na membránových potenciálech, kde by aktivace normálně nenastala. Alfa (α) toxiny inhibují mechanismus rychlé inaktivace a prodlužují proud Na + kanálem[15]. Toxiny se používají v insekticidy, vakcíny, a proteinové inženýrství lešení. Toxiny se nyní používají k léčbě pacientů s rakovinou vstřikováním fluorescenčního toxinu štíra do rakovinné tkáně, aby se prokázaly hranice nádoru. Geny Scorpion toxin se také používají k zabíjení hmyzích škůdců vytvářením hypervirulentních hub v hmyzu genová inzerce.
Podskupiny
Reference
- ^ PDB: 1PTX; Housset D, Habersetzer-Rochat C, Astier JP, Fontecilla-Camps JC (duben 1994). „Krystalová struktura toxinu II ze štíra Androctonus australis Hector se rafinovala při rozlišení 1,3 A“. Journal of Molecular Biology. 238 (1): 88–103. doi:10.1006 / jmbi.1994.1270. PMID 8145259.
- ^ Krezel AM, Kasibhatla C, Hidalgo P, MacKinnon R, Wagner G (srpen 1995). „Struktura roztoku inhibitoru draslíkového kanálu agitoxinu 2: posuvné měřítko pro geometrii sondy kanálu“. Věda o bílkovinách. 4 (8): 1478–89. doi:10.1002 / pro.5560040805. PMC 2143198. PMID 8520473.
- ^ Miller C (červenec 1995). "Rodina charybdotoxinů peptidů blokujících kanál K +". Neuron. 15 (1): 5–10. doi:10.1016/0896-6273(95)90057-8. PMID 7542463. S2CID 5256644.
- ^ Osteen JD, Herzig V, Gilchrist J, Emrick JJ, Zhang C, Wang X a kol. (Červen 2016). „Selektivní toxiny pavouků odhalují roli kanálu Nav1.1 při mechanické bolesti“. Příroda. 534 (7608): 494–9. Bibcode:2016Natur.534..494O. doi:10.1038 / příroda17976. PMC 4919188. PMID 27281198.
- ^ Lin King JV, Emrick JJ, Kelly MJ, Herzig V, King GF, Medzihradszky KF, Julius D (září 2019). „Toxin Scorpion Penetrating Cell umožňuje modulaci TRPA1 a bolesti specifickou pro daný režim“. Buňka. 178 (6): 1362–1374.e16. doi:10.1016 / j.cell.2019.07.014. PMC 6731142. PMID 31447178.
- ^ Zhu L, Peigneur S, Gao B, Tytgat J, Zhu S (září 2013). "Dva rekombinantní a-like škorpionové toxiny z Mesobuthus eupeus s rozdílnou afinitou k hmyzu a savcům Na (+) kanály". Biochimie. 95 (9): 1732–40. doi:10.1016 / j.biochi.2013.05.009. PMID 23743216.
- ^ Bohlen CJ, Julius D (září 2012). „Mechanismy zaměřené na receptory toxinů způsobujících bolest: Jak?“. Toxicon. 60 (3): 254–64. doi:10.1016 / j.toxicon.2012.04.336. PMC 3383939. PMID 22538196.
- ^ Kalia J, Milescu M, Salvatierra J, Wagner J, Klint JK, King GF a kol. (Leden 2015). „Od nepřítele k příteli: používání zvířecích toxinů k vyšetřování funkce iontového kanálu“. Journal of Molecular Biology. 427 (1): 158–175. doi:10.1016 / j.jmb.2014.07.027. PMC 4277912. PMID 25088688.
- ^ Ceciliani F, Bortolotti F, Menegatti E, Ronchi S, Ascenzi P, Palmieri S (duben 1994). "Čištění, inhibiční vlastnosti, aminokyselinová sekvence a identifikace reaktivního místa nového inhibitoru serinové proteinázy ze semen řepky olejné (Brassica napus)". FEBS Dopisy. 342 (2): 221–4. doi:10.1016/0014-5793(94)80505-9. hdl:2434/208504. PMID 8143882.
- ^ Menegatti E, Tedeschi G, Ronchi S, Bortolotti F, Ascenzi P, Thomas RM a kol. (Duben 1992). "Čištění, inhibiční vlastnosti a aminokyselinová sekvence nového inhibitoru serinové proteinázy ze semen hořčice bílé (Sinapis alba L.)". FEBS Dopisy. 301 (1): 10–4. doi:10.1016 / 0014-5793 (92) 80199-Q. PMID 1451776.
- ^ Rawlings ND, Tolle DP, Barrett AJ (březen 2004). "Evoluční rodiny inhibitorů peptidázy". The Biochemical Journal. 378 (Pt 3): 705–16. doi:10.1042 / BJ20031825. PMC 1224039. PMID 14705960.
- ^ Kopeyan C, Mansuelle P, Sampieri F, Brando T, Bahraoui EM, Rochat H, Granier C (únor 1990). „Primární struktura toxinů proti hmyzu štíra izolovaných z jedu Leiurus quinquestriatus quinquestriatus“. FEBS Dopisy. 261 (2): 423–6. doi:10.1016 / 0014-5793 (90) 80607-K. PMID 2311768.
- ^ Gregoire J, Rochat H (1983). „Kovalentní struktura toxinů I a II ze štíra Buthus occitanus tunetanus“. Toxicon. 21 (1): 153–62. doi:10.1016/0041-0101(83)90058-2. PMID 6845379.
- ^ Zhou XH, Yang D, Zhang JH, Liu CM, Lei KJ (leden 1989). „Čištění a N-koncová částečná sekvence antiepileptického peptidu z jedu štíra Buthus martensii Karsch“. The Biochemical Journal. 257 (2): 509–17. doi:10.1042 / bj2570509. PMC 1135608. PMID 2930463.
- ^ Rowe AH, Xiao Y, Scales J, Linse KD, Rowe MP, Cummins TR a kol. (2011) Isolation and Characterization of CvIV4: A Pain Indukující α- Scorpion Toxin. PLoS ONE 6 (8): e23520. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023520