Маргатоксин
| Короткий токсин скорпиона | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Токсин_2 | ||
| Пфам | PF00451 | ||
| Пфам Клан | CL0054 | ||
| ИнтерПро | ИПР001947 | ||
| PROSITE | PDOC00875 | ||
| |||
Маргатоксин (MgTX) представляет собой пептид , который избирательно ингибирует потенциал-зависимые калиевые каналы Kv1.3 . Он содержится в яде Centruroides margaritatus , также известного как центральноамериканский коровый скорпион. Маргатоксин был впервые обнаружен в 1993 году. Его выделили из яда скорпиона его аминокислотную и определили последовательность.
Структура
[ редактировать ]Маргатоксин представляет собой пептид из 39 аминокислот с молекулярной массой 4185 Дальтон. Первичная аминокислотная последовательность маргатоксина следующая:
- Thr-Ile-Ile-Asn-Val-Lys-Cys-Thr-Ser-Pro-Lys-Gln-Cys-Leu-Pro-Pro-Cys-Lys-Ala-Gln-Phe-Gly-Gln-Ser-Ala- Gly-Ala-Lys-Cys-Met-Asn-Gly-Lys-Cys-Lys-Cys-Tyr-Pro-His
Или, в переводе на однобуквенную последовательность,
- TIINVKCTSPKQCLPPCKAQFGQSAGAKCMNGKCKCYPH.
имеются дисульфидные мостики . Между Cys7-Cys29, Cys13-Cys34 и Cys17-Cys36
Маргатоксин классифицируется Pfam как «короткий токсин скорпиона» , демонстрируя гомологию последовательностей с другими блокаторами калиевых каналов, такими как харибдотоксин (44%), калиотоксин (54%), ибериотоксин (41%) и ноксиутоксин (79%). также получен из яда скорпиона. [2]
Синтез
[ редактировать ]Маргатоксин — это пептид, первоначально выделенный из яда скорпиона Centrutoides margaritatus (Центральноамериканский коровый скорпион). Токсины скорпионов специфичны и обладают высоким сродством к своим мишеням, что делает их хорошими инструментами для характеристики различных рецепторных белков, участвующих в функционировании ионных каналов . можно выделить лишь небольшое количество природных токсинов Поскольку из яда скорпиона , для производства достаточного количества белка для исследований был использован подход химического синтеза. Этот подход не только позволяет получить достаточно материала для изучения воздействия на калиевые каналы , но и обеспечивает чистоту, поскольку токсин, выделенный из яда скорпиона, рискует контаминироваться другими активными соединениями. [3]
Маргатоксин можно синтезировать химическим путем с использованием метода твердофазного синтеза . Соединение, полученное этим методом, сравнивали с природным очищенным маргатоксином. Оба соединения имели одинаковые физические и биологические свойства. Химически синтезированный маргатоксин сейчас используется для изучения роли каналов Kv1.3. [2]
Механизм действия
[ редактировать ]Маргатоксин блокирует калиевые каналы Kv1.1 Kv1.2 и Kv1.3. Канал Kv1.2 регулирует высвобождение нейромедиаторов , связанное с частотой сердечных сокращений, инсулина секрецией , возбудимостью нейронов , транспортом эпителиальных электролитов , гладких мышц сокращением , иммунологическим ответом и объемом клеток. Каналы Kv1.3 экспрессируются в Т- и В- лимфоцитах . [4] Маргатоксин необратимо ингибирует пролиферацию Т-клеток человека в концентрации 20 мкМ. При более низких концентрациях это ингибирование обратимо.
Влияние на сердечно-сосудистую функцию
[ редактировать ]Маргатоксин значительно снижает внешние токи каналов Kv1.3 и деполяризующий мембранный потенциал покоя . Это увеличивает время, необходимое для проведения потенциалов действия в клетке в ответ на стимул. Ацетилхолин (АХ) играет ключевую роль в активации никотиновых и мускариновых АХ-рецепторов. Маргатоксин влияет на никотиновых АХ-рецепторов агонистом , вызванное высвобождение норадреналина . При активации мускариновых АХ-рецепторов бетанехолом подавлялся маргатоксин-чувствительный ток. Таким образом, был сделан вывод, что Kv1.3 влияет на функцию постганглионарных симпатических нейронов , поэтому можно предположить, что Kv1.3 влияет на симпатический контроль сердечно-сосудистой функции. [5]
Подавление иммунной системы
[ редактировать ]Kv1.3-каналы можно обнаружить в различных клетках, включая Т- лимфоциты и макрофаги . Для активации иммунного ответа Т- лимфоцит должен вступить в контакт с макрофагом . может Затем макрофаг продуцировать цитокины , такие как IL-1, IL-6 и TNF-α. Цитокины — это клеточные сигнальные молекулы, которые могут усиливать иммунный ответ . Kv1.3-каналы важны для активации Т- лимфоцитов и, следовательно, для активации макрофагов . Нарушение функции Kv1.3-каналов, например, вследствие ингибирования этих каналов, снижает продукцию цитокинов и пролиферацию лимфоцитов in vitro. Это приведет к иммунного ответа подавлению in vivo .
Kv-каналы регулируются во время пролиферации и регуляции макрофагов , и их активность важна во время клеточных ответов. В отличие от лейкоцитов , имеющих мономерные каналы Kv1.3, макрофаги имеют гетеротетрамерные каналы Kv1.3/Kv1.5. Эти гетеротетрамеры играют роль в регуляции потенциала макрофагов лимфоцитами на разных стадиях макрофагов активации мембранного . Калиевые каналы участвуют в активации лейкоцитов кальцием. Возможные различные конформации этих комплексов Kv1.3 и 1.5 могут влиять на иммунный ответ . Маргатоксин ингибирует каналы Kv1.3, поэтому гетеродимеры не могут образовываться. Эффект маргатоксина аналогичен эффекту DEX. DEX уменьшает количество каналов K1.3 путем связывания с рецептором GC , что приводит к снижению экспрессии каналов K1.3. И маргатоксин, и DEX приводят к подавлению иммунитета. [6]
Влияние на ионные каналы в лимфоцитах
[ редактировать ]Ионные каналы играют ключевую роль в передаче сигнала лимфоцитов . Калийные каналы необходимы для активации Т-клеток. Фармакологическое ингибирование калиевых каналов может быть полезно при лечении иммунных заболеваний. Мембранный потенциал оказывает сильное влияние на активацию лимфоцитов . Потенциал покоя возникает в первую очередь за счет потенциала диффузии калия, вносимого калиевыми каналами . Маргатоксин деполяризует покоящиеся Т-клетки человека. Фармакологические исследования показывают, что функциональные калиевые каналы необходимы для активации Т- и В-клеток. Блокаторы KV-каналов ингибируют активацию, экспрессию генов, уничтожение цитотоксическими Т-клетками и NK-клетками, секрецию и пролиферацию лимфокинов . Маргатоксин блокирует митоген -индуцированную пролиферацию, смешанный ответ лимфоцитов и секрецию интерлейкина-2 и интерферона-гамма (IFN-γ). Это обеспечивает самые убедительные доказательства роли KV-каналов в митогенезе. [7]
Токсичность
[ редактировать ]Маргатоксин может оказывать на организм несколько различных эффектов: [8]
- Может вызвать раздражение кожи
- Может быть вредным при попадании через кожу
- Может вызвать раздражение глаз
- Может быть вреден при вдыхании
- Материал может раздражать слизистые оболочки и верхние дыхательные пути.
- Может быть вреден при проглатывании
- Длительное или неоднократное воздействие может вызвать аллергические реакции у некоторых чувствительных людей.
- Может быть смертельным при попадании в кровоток
Хронические последствия поражают сердце, нервы, легкие, скелет и мышцы.
Средняя смертельная доза (LD50) маргатоксина составляет 59,9 мг/кг, поэтому укусы Centruroides margaritatus не опасны для человека, за исключением возможных анафилактических реакций. Они действительно вызывают боль, местный отек и покалывание в течение 3–4 часов, но никакого вмешательства, кроме симптоматического облегчения, не требуется.
Воздействие на животных
[ редактировать ]Маргатоксин приводит к деполяризации клеток человека и свиньи in vitro . [9] Блокируя 99% каналов KV1.3, маргатоксин ингибирует пролиферацию Т-клеток у мини-свиней. Кроме того, он подавляет В-клеточный ответ на аллогенную иммунизацию и ингибирует реакцию гиперчувствительности замедленного типа на туберкулин. [9] белка У свиней период полураспада составляет два часа. При пептида это приводит к диарее и гиперсаливации. постоянном введении [10] Однако серьезных токсических эффектов у животных не наблюдается. В отличие от случаев, когда концентрация маргатоксина в плазме превышает 10 нМ, у свиней возникает транзиторная гиперактивность. Это может быть эффектом каналов Kv1.1 и Kv1.2 в мозге.
Эффективность и побочные эффекты
[ редактировать ]Kv1.3 уже связан с пролиферацией лимфоцитов , гладких клеток сосудов, олигодендроцитов и раковых клеток. Недавние исследования [ когда? ] показали, что существует терапевтический потенциал блокаторов Kv1.3, таких как маргатоксин.
При лечении мини-свиней было проведено исследование маргатоксина. Восьмидневное лечение привело к длительному подавлению иммунитета, которое продолжалось три-четыре недели после прекращения приема препарата. Наблюдалась атрофия тимуса (уменьшение тимуса). Особенно уменьшилось количество клеток в кортикальной области. [9]
Лекарственное значение
[ редактировать ]Неоинтимальная гиперплазия – это перемещение и пролиферация гладкомышечных клеток в просвет кровеносного сосуда. Это создает новую внутреннюю структуру, которая может блокировать кровоток. Обычно считается, что это приводит к неудаче интервенционных клинических процедур, которые включают установку стентов и шунтирующих трансплантатов.
Из-за изменения калиевых каналов типа гладкомышечные клетки сосудов переключаются с сократительного фенотипа на пролиферирующий. Предполагается, что Kv1.3 важен для пролиферации гладкомышечных клеток сосудов. Ингибиторы таких каналов подавляют гладких мышц пролиферацию сосудов, стеноз после травмы и гиперплазию неоинтимы . Исследования показывают, что маргатоксин является высокоэффективным ингибитором миграции сосудистых клеток с IC50 (половина максимальной ингибирующей концентрации) 85 пМ. В этом исследовании также был обнаружен отрицательный эффект. В некоторых артериях наблюдались сосудосуживающие эффекты, но повышенное кровяное давление не вызывало серьезной проблемы. [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джонсон Б.А., Стивенс С.П., Уильямсон Дж.М. (декабрь 1994 г.). «Определение трехмерной структуры маргатоксина методом тройной резонансной спектроскопии ядерного магнитного резонанса 1H, 13C, 15N». Биохимия . 33 (50): 15061–70. дои : 10.1021/bi00254a015 . ПМИД 7999764 .
- ^ Перейти обратно: а б Гарсия-Кальво М., Леонард Р.Дж., Новик Дж., Стивенс С.П., Шмальхофер В., Качоровски Г.Дж., Гарсия М.Л. (сентябрь 1993 г.). «Очистка, характеристика и биосинтез маргатоксина, компонента яда Centruroides margaritatus, который избирательно ингибирует потенциалзависимые калиевые каналы» . Журнал биологической химии . 268 (25): 18866–74. дои : 10.1016/S0021-9258(17)46707-X . ПМИД 8360176 .
- ^ Лекомт С., Сабатье Ж.М., Ван Риетшотен Дж., Роша Х. (февраль 1998 г.). «Синтетические пептиды как инструменты для исследования структуры и фармакологии короткоцепочечных токсинов скорпиона, действующих на калиевые каналы». Биохимия . 80 (2): 151–4. дои : 10.1016/s0300-9084(98)80021-7 . ПМИД 9587672 .
- ^ ЦЦНА3
- ^ Перейти обратно: а б Чеонг А., Ли Дж., Сукумар П., Кумар Б., Зенг Ф., Ричес К., Манш С., Вуд IC, Портер К.Э., Бич DJ (февраль 2011 г.). «Мощное подавление миграции гладкомышечных клеток сосудов и неоинтимальной гиперплазии человека блокаторами каналов KV1.3» . Сердечно-сосудистые исследования . 89 (2): 282–9. дои : 10.1093/cvr/cvq305 . ПМК 3020133 . ПМИД 20884640 .
- ^ Вильялонга Н., Дэвид М., Белянска Дж., Висенте Р., Комес Н., Валенсуэла К., Фелипе А. (февраль 2010 г.). «Иммуномодуляция потенциал-зависимых K+-каналов в макрофагах: молекулярные и биофизические последствия» . Журнал общей физиологии . 135 (2): 135–47. дои : 10.1085/jgp.200910334 . ПМК 2812499 . ПМИД 20100893 .
- ^ Льюис Р.С., Кахалан, доктор медицинских наук (1995). «Калиевые и кальциевые каналы в лимфоцитах». Ежегодный обзор иммунологии . 13 : 623–53. дои : 10.1146/annurev.iy.13.040195.003203 . ПМИД 7612237 .
- ^ Паспорт безопасности материала, Маргатоксин: sc-3586, Биотехнология Санта-Крус, 2004 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Ку Г.К., Блейк Дж.Т., Таленто А., Нгуен М., Лин С., Сиротина А., Шах К., Малвани К., Хора Д., Каннингем П., Вундерлер Д.Л., Макманус О.Б., Слотер Р., Бугианези Р., Феликс Дж., Гарсия М., Уильямсон Дж. , Качоровски Г., Сигал Н.Х., Спрингер М.С., Фини В. (июнь 1997 г.). «Блокада потенциалзависимого калиевого канала Kv1.3 подавляет иммунные реакции in vivo». Журнал иммунологии . 158 (11): 5120–8. ПМИД 9164927 .
- ^ Суарес-Курц Г., Вианна-Хорхе Р., Перейра Б.Ф., Гарсия М.Л., Качоровски Г.Дж. (июнь 1999 г.). «Пептидильные ингибиторы каналов Kv1 шейкерного типа вызывают подергивания подвздошной кишки морской свинки, блокируя kv1.1 в кишечной нервной системе и усиливая высвобождение ацетилхолина». Журнал фармакологии и экспериментальной терапии . 289 (3): 1517–22. ПМИД 10336547 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Кнаус, Х.Г.; Кох, Р.О.; Эберхарт, А; Качоровски, Г.Дж.; Гарсия, ML; Слотер, РС (октябрь 1995 г.). «[125I] маргатоксин, лиганд с чрезвычайно высоким сродством к потенциалзависимым калиевым каналам в мозгу млекопитающих». Биохимия . 34 (41): 13627–34. дои : 10.1021/bi00041a043 . ПМИД 7577952 .
- Куппер Дж., Принц А.А., Фромхерц П. (февраль 2002 г.). «Рекомбинантные калиевые каналы Kv1.3 стабилизируют тоническую активацию культивируемых нейронов гиппокампа крысы». Архив Пфлюгерса . 443 (4): 541–7. дои : 10.1007/s00424-001-0734-4 . ПМИД 11907820 . S2CID 12348640 .
