Pandinus imperator (Pi3) toxin

Pandinus Imperator toxin
3D-структура Pi3
Идентификаторы
Организм	Pandinus Imperator
Символ	TISCTNEKQC YPHCKKETGY PNAKCMNRKC KCFGR
Альт. символы	Токсин калиевого канала альфа-КТх 7.2 Пандинотоксин-бета Токсин 3, блокирующий калиевые каналы Пи-3 Пи3 Токсин PiTX-K-бета
ЮниПрот	55928
показывать Искать Structures Swiss-model Domains InterPro

Токсин Pi3 представляет собой очищенное пептидное производное яда скорпиона Pandinus Emperor . Это мощный блокатор потенциалзависимого калиевого канала K v _1,3 , который тесно связан с другим пептидом, обнаруженным в яде, Pi2 .

Этимология и источник

Этимология

Токсин Pi3 означает токсин Pandinus Emperor -3. Он также известен как пандинотоксин -бета и токсин PiTX-K-бета. Классификация коротких пептидных токсинов основана на консервативных остатках цистеина и филогенетическом анализе аминокислотной последовательности. Миллер был первым, кто использовал аминокислотную последовательность для классификации этих токсинов, и он присвоил номенклатуру α-KTxm.n, где m указывает на подсемейство, а n указывает на члена внутри подсемейства. Таким образом, Pi3 получил название α-KTx7.2. В подсемействе 7 есть еще один член Pi2.

Источники

Токсин Pi3 содержится в яде императорского скорпиона Pandinus. Он принадлежит к семейству токсинов, известных как α-KTx. Несколько пептидов, названных Pi1-Pi7, были выделены из яда Pi и идентифицирована их первичная структура.

Экстракция и очистка

Процедура
Процедура изоляции	Хроматография
3D-структура	ЯМР-спектроскопия
Молекулярный вес	4,068

Яд Pandinus Imperator можно получить путем электростимуляции скорпионов под наркозом. Яд можно фракционировать с помощью гель-фильтрационной хроматографии , а субфракции можно дополнительно разделить с помощью обращенно-фазовой ВЭЖХ-колонки. Чистоту компонентов можно проверить с помощью ступенчато-градиентной ВЭЖХ и автоматического секвенатора аминокислот.

Химия

Трехмерная структура Pi3 похожа на другие токсины, блокирующие калиевые каналы, такие как харибдотоксин , поскольку он имеет три дисульфидных мостика, которые стабилизируют две нити структур бета-листа, и короткую альфа-спираль. Но Pi3 отличается по своей первичной структуре от многих других токсинов, например от токсинов скорпионов рода Buthus, которые также блокируют К ⁺ каналы. В аминоконцевой области Pi3 отсутствуют три остатка по сравнению с другими токсинами того же семейства, например харибдотоксином. Примечательно, что остатки цистеинила и лизин в положении 28, которое соответствует Lys24 в Pi3, высококонсервативны среди большинства пептидных токсинов и считаются важными для распознавания каналов, трехмерной структуры или того и другого.

Пи3 и Пи2

Pi3 и Pi2 содержат по 35 аминокислотных остатков. Pi3 имеет ту же первичную структуру, что и Pi2, за исключением одной аминокислоты, вызванной точечной мутацией седьмой аминокислоты Pro7, которая нейтральна по отношению к Glu7, которая является отрицательной. Поскольку они различаются одной аминокислотой, их используют для анализа взаимосвязи структура-функция. Вторичная структура имеет 3 ₁₀ спираль , тогда как Pi2 имеет альфа-спираль . Кроме того, ключевой остаток функциональной диады, Lys24 (K27), расположен очень близко к Glu7 (P10E) в Pi3.

Цель

Токсин Pi3 является мощным ингибитором калиевого канала Kv1.2. кодируемый геном KCNA2 и менее мощный блокатор каналов K _v 1.3, кодируемый геном KCNA3 , а также оказывает влияние на потенциалзависимую быструю инактивацию K-типа A. ⁺ каналы.

Калиевые каналы шейкера B

Pi3 блокирует шейкер B K ⁺ каналы, экспрессируемые в Sf9, клеточных линиях полученных из Spodoptera frugiperda . Человеческими гомологами каналов шейкера B являются каналы K _v 1. Сродство Pi3 к потенциалзависимым калиевым каналам шейкера B оказалось низким с константой диссоциации 140 нМ. Блокировка была обратимой и не зависела от напряжения.

К _в 1,3 канала

Pi3 блокирует каналы K _v 1.3 в Т-лимфоцитах человека с K _d 500 пМ. Блок реверсивный и не зависит от напряжения. На восстановление каналов после инактивации Pi3 не влияет. Кроме того, это было показано ⁸⁶ Анализ оттока Rb из синаптосом показывает, что Pi3 блокирует потенциалзависимые, быстро инактивирующие каналы.

Способ действия

Считается, что и Pi3, и Pi2 относятся к семейству блокаторов пор. Блокаторы пор связываются с порами ионного канала и блокируют поток ионов.

Связь структура-функция

Pi3 имеет более высокую константу диссоциации, чем Pi2. Pi3 имеет в 18 раз меньшее сродство к K _v 1.3 и в 800 раз меньшее сродство к потенциалзависимому, быстро инактивирующему K ⁺ каналы в нейронах дорсальных корешков (DRG). Изменение первичной структуры Pi3, единственной аминокислоты Glu7, объясняется разницей в сродстве, наблюдаемой между Pi3 и Pi2 при связывании. Точечная мутация в N-концевой последовательности приводит к образованию солевого мостика между Glu7 и Lys24, что, в свою очередь, приводит к снижению положительных электростатических сил. Чистые положительные заряды в Pi2 и Pi3 равны 7 и 6 соответственно. Это уменьшение положительного заряда мешает этапу связывания токсина и снижает его сродство к каналу, тем самым указывая на важность N-концевой последовательности в распознавании канала. Отсутствие трех остатков на конце аминокислоты приводит к неспособности Pi3 и Pi2 блокировать каналы BK .

В вибростенде BK не наблюдалось блокировки по напряжениям Pi3 и Pi2. ⁺ канал и К ⁺ 1,3 канала в лимфоцитах человека. Отсутствие зависимости напряжения блока наблюдается в вибраторе БК. ⁺ каналов и каналов K _v 1.3 в лимфоцитах человека позволяет предположить, что токсин оказывает свое действие путем связывания с каким-то внешним доменом и не ощущает электрического поля в трансмембранной области. Показано, что Pi2 ускоряет восстановление каналов K _v 1.3 после инактивации, тогда как Pi3 не оказывает такого эффекта. Считается, что неспособность Pi3 усиливать восстановление каналов в лимфоцитах человека связана с заменой аминокислот Glu7 на Pro7, но точный механизм неизвестен.

Токсичность

Pi3 нетоксичен для млекопитающих, но было замечено, что он токсичен для насекомых и ракообразных.

Использование

В качестве блокирующего агента он используется для анализа структуры и функции потенциалзависимых калиевых каналов, для идентификации сайта связывания и расшифровки функциональных коррелятов наблюдаемых структурных различий и наоборот. Pi3 особенно полезен для изучения взаимосвязи структура-функция, поскольку он отличается от Pi2 всего одной аминокислотой. Его использовали для изучения распределения каналов в различных клетках, особенно в лимфоцитах человека, а также для понимания вклада каналов K _v 1.3 в возбудимость мембран клеток. Важно понять точный эффект Pi3 и его связывание с _{каналами K v} 1.3, поскольку ингибиторы каналов K _v 1.3 могут иметь терапевтическое применение при рассеянном склерозе. Однако такого терапевтического применения пока не выявлено.

Ссылки

• Ван Дж, Сян М (май 2013 г.). «Нацеливание на калиевые каналы Kv1.3 и KC a 3.1: пути использования селективных иммуномодуляторов в лечении аутоиммунных заболеваний?» . Фармакотерапия . 33 (5): 515–28. дои : 10.1002/фар.1236 . ПМИД   23649812 . S2CID   24256794 .
• Гомес-Лагунас Ф, Оламенди-Португалия Т, Самудио ФЗ, Поссани ЛД (июль 1996 г.). «Два новых токсина из яда скорпиона Pandinus Imperator показывают, что N-концевая аминокислотная последовательность важна для их сродства к каналам Shaker B K+». Журнал мембранной биологии . 152 (1): 49–56. дои : 10.1007/s002329900084 . ПМИД   8660410 . S2CID   20551964 .
• Поссани, Луриваль Д.; Селиско, Барбара; Гуррола, Джорджина Б. (1999). «Структура и функция токсинов скорпиона, влияющих на K +-каналы». Перспективы открытия и разработки лекарств . 15–16: 15–40. дои : 10.1023/A:1017062613503 .
• Петер М., Варга З., Паньи Г., Бене Л., Дамьянович С., Пьери С., Поссани Л.Д., Гаспар Р. (январь 1998 г.). «Яд скорпиона Pandinus Emperor блокирует потенциалзависимые K+-каналы в лимфоцитах человека». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 242 (3): 621–5. дои : 10.1006/bbrc.1997.8018 . ПМИД   9464266 .
• Кленк К.К., Тененхольц Т.К., Маттесон Д.Р., Роговски Р.С., Блаустейн М.П., ​​Вебер DJ (март 2000 г.). «Структурные и функциональные отличия двух токсинов от скорпиона Pandinus Emperor». Белки . 38 (4): 441–9. doi : 10.1002/(SICI)1097-0134(20000301)38:4<441::AID-PROT9>3.0.CO;2-L . ПМИД   10707030 . S2CID   25113714 .
• Роговски Р.С., Коллинз Дж.Х., О'Нил Т.Дж., Густавсон Т.А., Веркман Т.Р., Рогавски М.А., Тененхольц Т.К., Вебер Д.Д., Блаустейн, член парламента (ноябрь 1996 г.). «Три новых токсина скорпиона Pandinus Emperor избирательно блокируют определенные потенциалзависимые K+-каналы» . Молекулярная фармакология . 50 (5): 1167–77. ПМИД   8913348 .
• Титгат Дж., Чанди К.Г., Гарсия М.Л., Гутман Г.А., Мартин-Оклер М.Ф., ван дер Уолт Дж.Дж., Поссани Л.Д. (ноябрь 1999 г.). «Единая номенклатура короткоцепочечных пептидов, выделенных из яда скорпионов: молекулярные подсемейства альфа-КТх». Тенденции в фармакологических науках . 20 (11): 444–7. дои : 10.1016/S0165-6147(99)01398-X . ПМИД   10542442 .
• Миллер С. (июль 1995 г.). «Семейство пептидов, блокирующих K+-каналы, харибдотоксинов» . Нейрон . 15 (1): 5–10. дои : 10.1016/0896-6273(95)90057-8 . ПМИД   7542463 . S2CID   5256644 .
• Мухат С., Де Ваард М., Сабатье Ж.М. (февраль 2005 г.). «Вклад функциональной диады животных токсинов, действующих на потенциалзависимые каналы типа Kv1». Журнал пептидной науки . 11 (2): 65–8. дои : 10.1002/psc.630 . ПМИД   15635666 . S2CID   31444823 .
• Тененхольц Т.К., Роговский Р.С., Коллинз Дж.Х., Блаустейн, член парламента, Вебер DJ (март 1997 г.). «Структура раствора пандинового токсина K-альфа (PiTX-K альфа), селективного блокатора калиевых каналов А-типа». Биохимия . 36 (10): 2763–71. дои : 10.1021/bi9628432 . ПМИД   9062103 . S2CID   19976604 .
• Петер М., Варга З., Хайду П., Гаспар Р., Дамьянович С., Хорхалес Э., Поссани Л.Д., Паньи Г. (январь 2001 г.). «Влияние токсинов Pi2 и Pi3 на каналы Kv1.3 Т-лимфоцитов человека: роль Glu7 и Lys24». Журнал мембранной биологии . 179 (1): 13–25. дои : 10.1007/s002320010033 . ПМИД   11155206 . S2CID   19938471 .