Taipoxin - Taipoxin

Taipoxin je silný myo - a neurotoxin, který byl izolován od jed z pobřežní taipan Oxyuranus scutellatus nebo také známý jako obyčejný taipan.^[1] Taipoxin jako mnoho jiných presynaptických neurotoxinů jsou fosfolipáza A₂ (PLA₂) toxiny, které inhibují / úplně blokují uvolňování motorového vysílače acetylcholinu a vedou ke smrti ochrnutím dýchacích svalů (asfyxie ).^[2] Je to dosud nejsmrtelnější neurotoxin izolovaný z hadího jedu.

The molekulová hmotnost heterotrimeru je asi 46 000 Dalton; obsahující 1: 1: 1 monomery α, β a y.^[3] Střední smrtelná dávka (LD₅₀) pro myši je kolem 1–2 μg / kg (subkutánní injekce ).^[4][1]

Dějiny

Taipoxin a další PLA₂ toxiny se vyvinuly z trávicího systému PLA₂ enzymy.^[5] Jed stále funguje s téměř identickým proteinem PLA s více disulfidy₂ lešení, které způsobuje hydrolytický mechanismus enzym.^[6] Předpokládá se však, že za přísného vývoje vedou selekční tlaky k imobilizaci kořisti, a tedy k prodlouženému krmení, k PLA₂ enzym ztrácí svou takzvanou pankreatickou smyčku a mutace pro vazbu toxinu s presynaptickými membránami koncových desek motorických neuronů.^[7][8][9]

Struktura

Taipoxin je a ternární komplex skládající se ze tří podjednotek α, β a γ monomerů v poměru 1: 1: 1, nazývaných také homologní podjednotky A, B a C.^[6] Tyto podjednotky jsou rovnoměrně rozloženy po celé struktuře a společně trojrozměrné struktury těchto tří monomerů tvoří společné jádro tří α šroubovice, Ca²⁺ vazebné místo a hydrofobní kanál, na který se váží mastné acylové řetězce.^[7]

Komplex α a β se skládá ze 120 aminokyselinové zbytky které jsou vzájemně propojeny 7 disulfidové můstky. Alfa podjednotka je velmi základní (pH (I) > 10) a jediný, který vykazuje neurotoxicitu. Β komplex je neutrální a lze jej rozdělit na dvě izoformy. β1 a β2 jsou zaměnitelné, ale mírně se liší složením aminokyselin. Komplex γ obsahuje 135 aminokyselinových zbytků, které jsou zesítěny 8 disulfidovými můstky. Je velmi kyselý kvůli 4 zbytky kyseliny sialové, což může být důležité pro komplexní tvorbu. Zdá se, že gama podjednotka také funguje jako ochránce komplexu alfa a rychle brání renální clearance nebo proteolytická degradace. Také zvyšuje specifičnost cíle a může být zapojen do vazby jednotky alfa.^[10] Celý komplex je mírně kyselý s pH (I) 5, ale při nižším pH a / nebo vysoké iontové síle podjednotky disociují.

Stejně jako PLA₂ enzym PLA₂ toxin je Ca²⁺ závislý na hydrolýze mastných acylesterových vazeb v poloze sn-2 glycerol-fosfolipidy.^[7] V závislosti na polohách disulfidových můstků a délkách C-konců tyto PLA₂ enzymy / PLA₂ toxiny jsou rozděleny do tří tříd. Tyto třídy také naznačují toxicitu PLA₂/ PLA₂jako PLA₂s z pankreatických sekrecí, včelí jed nebo slabé elapidové jedy jsou seskupeny do třídy I, zatímco PLA₂s ze silnějších viperidových jedů, které způsobují zánětlivé exsudáty, jsou seskupeny do třídy II. Většina hadích jedů je však schopna více než jedné toxické aktivity, například cytotoxicita myotoxicita, neurotoxicita, antikoagulant činnost a hypotenzní účinky.^[11][12]

Proces izolace

Taipoxin může být purifikován z jedu pobřežní taipan podle gelová filtrační chromatografie.^[1] Kromě taipoxinu se jed skládá z mnoha různých složek odpovědných za komplexní příznaky.^[13]

Mechanismus účinku

Na začátku byl taipoxin považován pouze za neurotoxický. Studie ukázaly zvýšení uvolňování acetylcholinu, což naznačuje presynaptickou aktivitu.^[1] Další experimenty ukázaly, že taipoxin inhiboval reakce na elektrické podněty větší než reakce na dodatečně podávaný acetylcholin. To vedlo k závěru, že taipoxin má pre- a postsynaptické účinky. Kromě zvýšeného uvolňování acetylcholinu inhibuje vezikulární recyklaci.^[14] Novější studie ukázaly, že toxin má myotoxický účinek také. Injekce taipoxinu do zadních končetin potkanů ​​vede k otok formace a svalová degenerace.^[15] Studie rovněž podporuje zjištění Fohlmana,^[1] že podjednotka α poskytuje PLA₂ potence, která je obdobou potence notexinu.^[16] I tak je plného potenciálu surového toxinu dosaženo pouze kombinací podjednotek α ​​a γ.^[15]

Podobný experiment^[17] bylo provedeno nové zaměření na nervové sloučeniny. 24 hodin po injekci byla inervace narušena do té míry, že nebyla schopna identifikovat intaktní axony. To ukázalo, že toxiny podobné taipoxinu vedou k vyčerpání vysílačů z nervových zakončení a vedou k degeneraci nervových zakončení a intramuskulárních axonů.^[18] v chromafinové buňky taipoxin prokázal schopnost vstupovat do buněk prostřednictvím Ca²⁺ nezávislé mechanismy. Tam se to zlepšilo katecholamin uvolňování v depolarizujících buňkách rozložením F-aktinu v cytoskeletální bariéře. To by mohlo vést k přerozdělení vezikul podporujícímu okamžitý přístup do subplasmalemmální oblasti.^[19]

Další výzkumné studie nalezly potenciální vazebné partnery taipoxinu, což by poskytlo lepší přehled o tom, jak je taipoxin transportován do nervových zakončení a intramuskulárních axonů.^[20][21]

Toxicita

Toxicita taipoxinu nebo jiné PLA₂ toxiny se často měří podle jejich schopnosti štěpit fosfolipidy s krátkým řetězcem nebo analogy fosfolipidů.^[22] Pro taipoxin PLA₂ aktivita byla nastavena na 0,4 mmol / min / mg a vazebná konstanta (K) taipoxinu by se rovnal: K._Taipoxin = K._A + K._B + K._C protože se skládá ze 3 enzymatických domén / podjednotek.^[6] Mezi PLA však nebyla provedena žádná korelace₂ aktivita a toxicita, protože farmakokinetika a vazebné vlastnosti membrány jsou důležitější. Specifičtější vazba na membránu by vedla k akumulaci taipoxinu v plazmatických membránách motorických neuronů.^[23][24][25]

Léčba

Léčba volby je protijed vyrobený společností CSL Ltd v roce 1956 v Austrálii na základě imunizované koňské plazmy.^[26] Po uštknutí se u většiny pacientů vyvine systémová envenoming, jejíž klinické důkazy jsou obvykle přítomny do dvou hodin. Tento účinek lze zpomalit použitím opatření první pomoci, jako je imobilizace.^[13] Kromě neurotoxinů obsahuje taipanový jed antikoagulancia jehož účinek je také inhibován protijedem.

Podobné toxiny

Podobně jako taipoxin jsou toxiny s různými podjednotkami domén PLA:

Notexin je monomer z Notechis scutatus jed, β-bungarotoxin je heterodimer z čínského pruhovaného krait (Bungarus multicinctus ) jed a textilotoxin je pentamer z východu Pseudonaja textilis jed.

Reference