Taipoxin - Taipoxin
Taipoxinová podjednotka α | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikátory | |||||||
Organismus | |||||||
Symbol | ? | ||||||
UniProt | P00614 | ||||||
|
Taipoxinová podjednotka β1 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikátory | |||||||
Organismus | |||||||
Symbol | ? | ||||||
PDB | 3VC0 | ||||||
UniProt | P00615 | ||||||
|
Taipoxinová podjednotka β2 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikátory | |||||||
Organismus | |||||||
Symbol | ? | ||||||
PDB | 3vbz | ||||||
UniProt | P0CG57 | ||||||
|
Taipoxinová podjednotka y | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikátory | |||||||
Organismus | |||||||
Symbol | ? | ||||||
UniProt | P00616 | ||||||
|
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
- ^ A b C d E Fohlman J, Eaker D, Karlsoon E, Thesleff S (září 1976). „Taipoxin, extrémně silný presynaptický neurotoxin z jedu australského hadího taipanu (Oxyuranus s. Scutellatus). Izolace, charakterizace, kvartérní struktura a farmakologické vlastnosti“. European Journal of Biochemistry. 68 (2): 457–69. doi:10.1111 / j.1432-1033.1976.tb10833.x. PMID 976268.
- ^ Silva A, Hodgson WC, Isbister GK (říjen 2016). "Křížová neutralizace in vitro neurotoxicity asijských a australských hadích neurotoxinů a jedů různými antivenomy". Toxiny. 8 (10): 302. doi:10,3390 / toxiny8100302. PMC 5086662. PMID 27763543.
- ^ Alomonové laboratoře: Taipoxin (pdf)
- ^ Rossetto O, Morbiato L, Caccin P, Rigoni M, Montecucco C (červen 2006). "Presynaptické enzymatické neurotoxiny". Journal of Neurochemistry. 97 (6): 1534–45. doi:10.1111 / j.1471-4159.2006.03965.x. PMID 16805767.
- ^ Davidson FF, Dennis EA (září 1990). „Evoluční vztahy a důsledky pro regulaci fosfolipázy A2 od hadího jedu po vylučované formy člověka“. Journal of Molecular Evolution. 31 (3): 228–38. Bibcode:1990JMolE..31..228D. doi:10.1007 / BF02109500. PMID 2120459.
- ^ A b C Montecucco C, Rossetto O (červen 2008). "O kvartérní struktuře taipoxinu a textilotoxinu: výhoda většího počtu". Toxicon. 51 (8): 1560–2. doi:10.1016 / j.toxicon.2008.03.020. PMID 18471843.
- ^ A b C Alape-Girón A, Persson B, Cederlund E, Flores-Díaz M, Gutiérrez JM, Thelestam M a kol. (Leden 1999). „Elapid jed toxins: multiple recruitments of Ancient scaffolds“. European Journal of Biochemistry. 259 (1–2): 225–34. doi:10.1046 / j.1432-1327.1999.00021.x. PMID 9914497.
- ^ Kini RM (1997). Venom fosfolipáza A2 Enzymy. Chichester: Wiley. ISBN 978-0471961895.
- ^ Fletcher JE, Jiang MS (prosinec 1995). „Presynapticky působící enzymy fosfolipázy A2 hadího jedu napadají jedinečné substráty“. Toxicon. 33 (12): 1565–76. doi:10.1016/0041-0101(95)00108-5. PMID 8866614.
- ^ Fohlman J, Lind P, Eaker D (prosinec 1977). „Taipoxin, extrémně silný presynaptický neurotoxin hadího jedu. Objasnění primární struktury kyselé podjednotky taipoxinu obsahující uhlohydráty, homolog proposfolipázy“. FEBS Dopisy. 84 (2): 367–71. doi:10.1016/0014-5793(77)80726-6. PMID 563806.
- ^ Lomonte B, Tarkowski A, Hanson LA (listopad 1994). "Široká cytolytická specificita myotoxinu II, lysin-49 fosfolipázy A2 Bothrops asper hadího jedu". Toxicon. 32 (11): 1359–69. doi:10.1016/0041-0101(94)90408-1. PMID 7886694.
- ^ Gutiérrez JM, Lomonte B (listopad 1995). „Fosfolipáza A2 myotoxiny z hadích jedů Bothrops“. Toxicon. 33 (11): 1405–24. doi:10.1016 / 0041-0101 (95) 00085-z. hdl:10669/29394. PMID 8744981.
- ^ A b „Taipan Antivenom“. www.csl.com.au. Citováno 2017-03-17.
- ^ Hyatt MC, Russell JA (říjen 1981). „Účinky beta-bungarotoxinu a taipoxinu na kontrakce psích dýchacích cest způsobené nervovou stimulací“. Humanitní vědy. 29 (17): 1755–9. doi:10.1016/0024-3205(81)90185-5. PMID 7300571.
- ^ A b Harris JB, Maltin, CA (květen 1982). „Myotoxická aktivita surového jedu a hlavního neurotoxinu, taipoxinu, australského taipanu, Oxyuranus scutellatus“. British Journal of Pharmacology. 76 (1): 61–75. doi:10.1111 / j.1476-5381.1982.tb09191.x. PMC 2068749. PMID 7082907.
- ^ Harris JB, MacDonell CA (01.01.1981). "Fosfolipáza A2 aktivita notexinu a její role při poškození svalů". Toxicon. 19 (3): 419–30. doi:10.1016/0041-0101(81)90046-5. PMID 7245222.
- ^ Dixon RW, Harris JB (únor 1999). „Poškození nervové zakončení beta-bungarotoxinem: jeho klinický význam“. American Journal of Pathology. 154 (2): 447–55. doi:10.1016 / S0002-9440 (10) 65291-1. PMC 1850016. PMID 10027403.
- ^ Harris JB, Grubb BD, Maltin CA, Dixon R (únor 2000). "Neurotoxicita jedovatých fosfolipáz A (2), notexin a taipoxin". Experimentální neurologie. 161 (2): 517–26. doi:10.1006 / ex.1999,7275. PMID 10686073.
- ^ Neco P, Rossetto O, Gil A, Montecucco C, Gutiérrez LM (duben 2003). „Taipoxin indukuje fragmentaci F-aktinu a zvyšuje uvolňování katecholaminu v buňkách hovězího chromafinu“. Journal of Neurochemistry. 85 (2): 329–37. doi:10.1046 / j.1471-4159.2003.01682.x. PMID 12675909.
- ^ Kirkpatrick LL, Matzuk MM, Dodds DC, Perin MS (červen 2000). „Biochemické interakce neuronových pentraxinů. Receptor neuronového pentraxinu (NP) se váže na taipoxin a s vápník vázajícím protein vázaný na taipoxin 49 prostřednictvím NP1 a NP2“. The Journal of Biological Chemistry. 275 (23): 17786–92. doi:10,1074 / jbc.M002254200. PMID 10748068.
- ^ Dodds DC, Omeis IA, Cushman SJ, Helms JA, Perin MS (srpen 1997). „Neuronální pentraxinový receptor, nový domnělý integrální membránový pentraxin, který interaguje s neuronálním pentraxinem 1 a 2 a proteinem vázajícím vápník vázaným na taipoxin 49“. The Journal of Biological Chemistry. 272 (34): 21488–94. doi:10.1074 / jbc.272.34.21488. PMID 9261167.
- ^ Leslie CC, Gelb MH (2004). "Stanovení aktivity fosfolipázy A2". Metody v molekulární biologii. Methods Mol. Biol. 284: 229–42. doi:10.1385/1-59259-816-1:229. ISBN 1-59259-816-1. PMID 15173620.
- ^ Rigoni M, Caccin P, Gschmeissner S, Koster G, Postle AD, Rossetto O a kol. (Prosinec 2005). "Ekvivalentní účinky hadích PLA2 neurotoxinů a směsí lysofosfolipidů a mastných kyselin". Věda. 310 (5754): 1678–80. Bibcode:2005Sci ... 310.1678R. CiteSeerX 10.1.1.817.8280. doi:10.1126 / science.1120640. JSTOR 3842969. PMID 16339444.
- ^ Caccin P, Rigoni M, Bisceglie A, Rossetto O, Montecucco C (listopad 2006). "Reverzibilní kosterní neuromuskulární paralýza vyvolaná různými lysofosfolipidy". FEBS Dopisy. 580 (27): 6317–21. doi:10.1016 / j.febslet.2006.10.039. PMID 17083939.
- ^ Megighian A, Rigoni M, Caccin P, Zordan MA, Montecucco C (duben 2007). „Směs lysolecithinu a mastných kyselin podporuje a blokuje uvolňování neurotransmiteru v neuromuskulárním spojení larev Drosophila melanogaster“. Neurovědy Dopisy. 416 (1): 6–11. doi:10.1016 / j.neulet.2007.01.040. PMID 17293048.
- ^ Kuruppu S, Chaisakul J, Smith AI, Hodgson WC (duben 2014). "Inhibice presynaptických neurotoxinů v taipanovém jedu suraminem". Výzkum neurotoxicity. 25 (3): 305–10. doi:10.1007 / s12640-013-9426-z. PMID 24129771.