Нотексин
| Нотексин | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | Н/Д | ||
| Номер CAS | 37223-96-4 | ||
| ПДБ | 1АЕ7 | ||
| ЮниПрот | P00608 | ||
| |||
Нотексин — токсин , вырабатываемый тигровой змеей ( Notechis scutatus ). Это миотоксичная и пресинаптическая нейротоксичная фосфолипаза А2 (PLA 2 s). [1] Это ферменты, которые гидролизуют связь между хвостом жирной кислоты и глицерином в жирных кислотах во 2-м положении. [2]
История
[ редактировать ]Название нотексин происходит от того факта, что этот токсин впервые был обнаружен как основной компонент яда тигровой змеи . [3] Таким образом, название нотексин представляет собой комбинацию названия рода Notechis и слова токсин. Тигровая змея была впервые описана Вильгельмом Петерсом в 1861 году. [4] Токсин был впервые очищен более ста лет спустя, в 1972 году, Карлссоном и др . [3] [5] Это побудило к дальнейшим исследованиям нотексина. [5] [6]
Структура
[ редактировать ]Нотексин состоит из одной молекулы. Эта молекула представляет собой однопептидную цепь из 119 аминокислотных остатков , сшитых 7 дисульфидными мостиками . [7]
Рентгеновская дифракция была использована для определения кристаллической структуры нотексина и привела к выводу, что нотексин принадлежит либо к пространственной группе P3121, либо к P3221 с параметрами решетки a = b = 74,6 Å, c = 49,0 Å с β 120 ⁰. Эти данные были получены с разрешением 2,0 Å и имели R-фактор 16,5%. [8] Для данных о белках этот R-фактор обычно составляет 20%, [9] что указывает на то, что кристаллическая структура нотексина относительно хорошо определена.
Супрамолекулярная структура нотексина очень похожа на структуру других PLA 2 s. И нотексин, и многие PLA 2 содержат четыре характерные основные спирали (спирали αA, αB, αC и αE) и короткую карбоксильную концевую спираль в своей вторичной структуре. Кроме того, активный сайт, по-видимому, достаточно похож на активный сайт других PLA 2 , чтобы использовать их исследования по построению моделей при обсуждении ферментативных свойств. Нотексин значительно отличается от других PLA 2 из-за различной длины основной цепи и ее конформации в 69-м аминокислотном остатке. [8]
Активный центр нотексина содержит His-48. Этот остаток находится в тесном контакте с карбоксилатными атомами кислорода остатка Asp-99, который также присутствует в нотексине. [8] У большинства PLA 2 стенка активного центра покрыта гидрофобными остатками. Когда неподеленная пара кислорода воды атакует сложный эфир, остаток His-48 облегчает перенос протона, а карбонильный кислород субстрата, возможно, фиксируется и стабилизируется положительно заряженными NH-группами на PLA 2 s. [10]
Механизм действия
[ редактировать ]Нотексин обычно смертелен при попадании в кровоток крыс. Этот летальный эффект является результатом пресинаптической блокады передачи через нервно-мышечные соединения дыхательных мышц, вызывающей удушье . Также было показано, что он оказывает миотоксическое действие при внутривенном введении. [8] Миотоксические эффекты обычно вызывают некроз мышц. [11]
Было предложено (Диксон и др., 1996) [12] что эта миотоксичность нотексина является результатом связывания нотексина с сарколеммой, вызывая гиперконтрактию и, следовательно, некроз мышц в результате разрыва мембраны между местами гиперконтрактации. [12] Однако пресинаптическая активность гораздо более мощная, по крайней мере, у мышей. [8]
Нотексин вызывает непрямое снижение или полное прекращение высвобождения ацетилхолина в пораженных нервных окончаниях. Этот ацетилхолин обычно вызывает потенциал действия и, следовательно, сокращение мышц. Установлено, что такое снижение высвобождения ацетилхолина было вызвано нарушением рециркуляции синаптических везикул , поскольку в пораженных тканях наблюдалось уменьшение содержания синаптических везикул и появление аномально крупных везикул. При этом происходило сморщивание нервных окончаний и уменьшение количества везикул в этих окончаниях. [8]
Точный способ взаимодействия с клеткой неизвестен, но предполагается, что нотексин, как и другие PLA 2 , взаимодействует с высокоаффинными специфическими белковыми рецепторами или низкоаффинными липидными доменами мышечных клеток и мотонейронов. Взаимодействие нотексина с плазматической мембраной приводит к гидролизу фосфолипидов клеточной мембраны. [13] Исследование [14] показали, что без активности PLA 2 нотексин также оказывает повреждающее действие на мембраны, что позволяет предположить, что нотексин имеет несколько механизмов повреждения клеточной мембраны.
Клеточные мембраны становятся проницаемыми для ионов и вызывают приток кальция. 2+ из внеклеточной среды. В мышечные клетки приток Са 2+ вызывает гиперконтрактию миофиламентов, что может вызвать механическое повреждение плазматической мембраны. [12] [13] Митохондрии поглощают Са 2+ , что в конечном итоге приводит к снижению функциональности митохондрий. Высокий Ca 2+ концентрация в цитозоле активирует Ca 2+ -зависимые протеиназы, кальпаины, [15] и эндогенный Ca 2+ -зависимая фосфолипаза А 2 . Кальпаины разрушают цитоскелетные компоненты клетки и Ca 2+ -зависимая фосфолипаза А 2 гидролизует клеточную мембрану, что приводит к дальнейшей деградации клеток и большему притоку Са 2+ . В определенный момент повреждение становится необратимым и происходит некроз клетки. [12] [13]
В нейронах приток кальция вызывает высвобождение готовых к высвобождению синаптических везикул и резервного пула синаптических везикул. [13] [16] Исследовать [16] показали, что в нейронах после лечения нотексином количество синаптических пузырьков значительно уменьшилось. Эти результаты, по-видимому, указывают на то, что нотексин ингибирует эндоцитоз новых синаптических везикул, помимо экзоцитоза в результате притока Ca2+. [13] [16] [17] Как и в мышечных клетках, приток Са2+ в нейроны также приводит к снижению функциональности митохондрий и активации кальпаинов и эндогенного Са. 2+ -зависимый PLA 2 с. Это приводит к тем же структурным повреждениям, что и в мышечных клетках. [13]
Экспериментальные исследования также показали, что нотексин оказывает нефротоксическое действие на мышей. Исследование [18] показали, что в зависимости от дозы в течение 24 часов наблюдалось повреждение почечных канальцев и клубочков.
Иммунный ответ
[ редактировать ]О метаболизме нотексина известно немного. Однако исследования показали, что специфические антитела могут сделать токсин неэффективным. [19] [20] [21] В одном исследовании мыши стали устойчивыми к нотексину, аналогичным изоформам токсина и другим ядам того же происхождения. Это было сделано путем воздействия на мышей недетоксицированного нотексина. Было обнаружено, что С-концевая часть пептидной цепи нотексина является сайтом связывания этих антител, и, таким образом, известно, что это сайт антигенного домена. [19] Другое исследование показало, что по крайней мере некоторые антигены, способные блокировать действие нотексина, делают это путем перекрестной нейтрализации. [20] Также было показано, что некоторые антитела обладают разным сродством к различным изоформам нотексина. Эти разные изоформы встречаются у змей, живущих в разных географических регионах. [21] Таким образом, антитела к нотексину не обязательно связываются со всеми изоформами нотексина с одинаковой аффинностью.
Симптомы
[ редактировать ]Нотексин вызывает боль в месте укуса с последующим обильным слюноотделением, слабостью, сонливостью, затруднением дыхания, снижением артериального давления и параличом губ, гортани, языка и мышц лица. Возможно также возникновение нечеткости зрения, птоза, головных болей и судорог. [22] [23]
Токсичность
[ редактировать ]Исследования реакции нотексина на человека не проводились, однако известно, что после инъекции токсина последует повреждение мышц и миоглобинурия. [12] Данные показали, что тигровая змея является одной из основных причин укусов змей в Австралии и второй по распространенности причиной смерти от укусов змей. [24]
Сообщалось о нескольких результатах токсического воздействия нотексина на грызунов. [23] [25] При инъекции от 1 до 2 мкг чистого токсина в камбаловидную мышцу крысы он разрушает все мышечные волокна. [25] У мышей ЛД 50 составляет 0,214 мг/кг при подкожном введении и 0,04 мг/кг при внутривенном введении. [23] [25] Также были проведены исследования функциональных и морфологических свойств мышц-разгибателей длинных пальцев (EDL) мышей после инъекции нотексина. Через три дня после инъекции произошел полный распад волокон и потеря функциональной способности. Через десять дней мышцы полностью состояли из отрастающих волокон. [26]
Уход
[ редактировать ]нет противоядия На рынке нотексина. Есть два основных противоядия от тигровой змеи, которые потенциально могут сработать. [27] Исследования эффективности противоядия тигровой змеи на нотексине не проводились.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Берстен А.Д., Хэнди Дж. (15 августа 2018 г.). Электронная книга «Руководство по интенсивной терапии О» . Elsevier Науки о здоровье. ISBN 978-0-7020-7606-0 .
- ^ Колтай Т., Решкин С.Дж., Бальтазар Ф., Флигель Л. (01.01.2021). «Глава 5 — Липидный обмен часть II: сфинголипиды и церамиды» . В Колтай Т., Решкин С.Дж., Бальтазар Ф., Флигель Л. (ред.). Метаболизм рака простаты . Академическая пресса. стр. 137–174. дои : 10.1016/B978-0-323-90528-2.00012-6 . ISBN 978-0-323-90528-2 . S2CID 237968682 . Проверено 15 марта 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Карлссон Э., Икер Д., Риден Л. (1 июня 1972 г.). «Очистка пресинаптического нейротоксина из яда австралийской тигровой змеи Notechis scutatus scutatus» . Токсикон . 10 (4): 405–413. дои : 10.1016/0041-0101(72)90066-9 . ISSN 0041-0101 . ПМИД 5070579 . Проверено 14 марта 2022 г.
- ^ Петерс В.К. (1861). «Второй обзор (см. Ежемесячные отчеты 1859 г., стр. 269) змей, собранных г-ном Ф. Ягором в Малакке, Яве, Борнео и на Филиппинах и отправленных в Королевский зоологический музей». Ежемесячные отчеты Королевской прусской академии наук в Берлине : 683–691.
- ^ Jump up to: а б Ту АТ (1973). «Нейротоксины ядов животных: змей». Ежегодный обзор биохимии . 42 (1): 235–258. дои : 10.1146/annurev.bi.42.070173.001315 . ПМИД 4581225 .
- ^ Харрис Дж. Б., Карлссон Э., Теслефф С. (январь 1973 г.). «Действие изолированного токсина яда австралийской тигровой змеи (Notechis scutatus scutatus) на нервно-мышечные соединения млекопитающих» . Британский журнал фармакологии . 47 (1): 141–146. дои : 10.1111/j.1476-5381.1973.tb08168.x . ПМК 1776509 . ПМИД 4352085 .
- ^ «RCSB PDB - 1AE7: НОТЕКСИН, ПРЕСИНАПТИЧЕСКАЯ НЕЙРОТОКСИЧНАЯ ФОСФОЛИПАЗА А2» . Банк данных белков RCSB . Проверено 17 марта 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Вестерлунд Б., Нордлунд П., Улин У., Икер Д., Эклунд Х. (апрель 1992 г.). «Трехмерная структура нотексина, пресинаптической нейротоксической фосфолипазы А2, с разрешением 2,0 А» . Письма ФЭБС . 301 (2): 159–164. дои : 10.1016/0014-5793(92)81238-h . ПМИД 1568473 . S2CID 2302749 .
- ^ Ласковски Р.А., Сваминатан Г.Дж. (1 января 2007 г.). «3.24 – Проблемы трехмерных структур белков» . В Тейлоре Дж.Б., Triggle DJ (ред.). Комплексная медицинская химия II . Оксфорд: Эльзевир. стр. 531–550. дои : 10.1016/B0-08-045044-X/00097-3 . ISBN 978-0-08-045044-5 . Проверено 15 марта 2022 г.
- ^ Дейкстра Б.В., Дрент Дж., Калк К.Х. (февраль 1981 г.). «Активный центр и каталитический механизм фосфолипазы А2» (PDF) . Природа . 289 (5798): 604–606. Бибкод : 1981Natur.289..604D . дои : 10.1038/289604a0 . ПМИД 7464926 . S2CID 4308155 .
- ^ Гутьеррес Х.М., Сердас Л. (ноябрь 1984 г.). «[Механизм действия миотоксинов, выделенных из змеиных ядов]». Обзор тропической биологии . 32 (2): 213–222. ПМИД 6400184 .
- ^ Jump up to: а б с д и Диксон Р.В., Харрис Дж.Б. (декабрь 1996 г.). «Миотоксическая активность токсичной фосфолипазы нотексина из яда австралийской тигровой змеи» . Журнал невропатологии и экспериментальной неврологии . 55 (12): 1230–1237. дои : 10.1097/00005072-199612000-00006 . ПМИД 8957446 . S2CID 9299375 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Монтекукко С., Гутьеррес Х.М., Ломонте Б. (сентябрь 2008 г.). «Клеточная патология, индуцированная миотоксинами и нейротоксинами фосфолипазы А2 змеиного яда: общие аспекты механизмов их действия» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 65 (18): 2897–2912. дои : 10.1007/s00018-008-8113-3 . ПМЦ 11131735 . ПМИД 18563294 . S2CID 36666240 .
- ^ Као П.Х., Лин С.Р., Чанг Л.С. (декабрь 2007 г.). «Независимое от активности фосфолипазы А2 мембраноповреждающее действие нотексина». Токсикон . 50 (7): 952–959. дои : 10.1016/j.токсикон.2007.07.011 . ПМИД 17889218 .
- ^ Бартоли М., Бург Н., Стокгольм Д., Рейно Ф., Делевак А., Хан Ю. и др. (декабрь 2006 г.). «Мышиная модель для мониторинга активности кальпаина в физиологических и патологических условиях» . Журнал биологической химии . 281 (51): 39672–39680. дои : 10.1074/jbc.M608803200 . ПМИД 17056592 .
- ^ Jump up to: а б с Харрис Дж.Б., Грабб Б.Д., Малтин К.А., Диксон Р. (февраль 2000 г.). «Нейротоксичность яда фосфолипазы А (2), нотексина и тайпоксина». Экспериментальная неврология . 161 (2): 517–526. doi : 10.1006/exnr.1999.7275 . ПМИД 10686073 . S2CID 6714210 .
- ^ Ригони М., Скьяво Г., Уэстон А.Е., Каччин П., Аллегрини Ф., Пеннуто М. и др. (июль 2004 г.). «Змеиные пресинаптические нейротоксины с активностью фосфолипазы А2 вызывают точечные набухания нейритов и экзоцитоз синаптических везикул». Журнал клеточной науки . 117 (Часть 16): 3561–3570. дои : 10.1242/jcs.01218 . ПМИД 15226375 . S2CID 931111 .
- ^ Циммерман С.Е., Йонг LC (май 1995 г.). «Нефротоксичность нотексина у экспериментальных мышей». Экспериментальная и токсикологическая патология . 47 (2–3): 149–155. дои : 10.1016/S0940-2993(11)80305-2 . ПМИД 7580101 .
- ^ Jump up to: а б Мольер П., Хвецофф С., Фрашон П., Менез А. (июль 1989 г.). «Иммунологические свойства нотексина, мощного пресинаптического и миотоксического компонента яда австралийской тигровой змеи Notechis scutatus scutatus» . Письма ФЭБС . 250 (2): 479–482. дои : 10.1016/0014-5793(89)80780-X . ПМИД 2753144 . S2CID 41178189 .
- ^ Jump up to: а б Миддлбрук Дж.Л. (1 января 1991 г.). «Перекрестная нейтрализация нейротоксинов фосфолипазы А2 из змеиных ядов». Токсикон . 29 (12): 1481–1487. дои : 10.1016/0041-0101(91)90004-Б . ПМИД 1801325 .
- ^ Jump up to: а б Ян CC, Чанг Л.С., Ву Ф.С. (1 января 1991 г.). «Компоненты яда Notechis scutatus scutatus (австралийской тигровой змеи) из разных географических регионов». Токсикон . 29 (11): 1337–1344. дои : 10.1016/0041-0101(91)90120-G . ПМИД 1814009 .
- ^ Снук Р. (1980). «Справочник по отравлениям. Р. Х. Дрейсбах. Десятое издание. 176 × 108 мм. Стр. 578. Иллюстрировано. 1980. Лос-Альтос, Калифорния: Ланге. 9 долларов». BJS (Британский журнал хирургии) . 67 (12): 900. doi : 10.1002/bjs.1800671233 . ISSN 1365-2168 .
- ^ Jump up to: а б с «T3DB: Нотексин» . Проверено 17 марта 2022 г.
- ^ Уолтер Ф.Г., Чейз П.Б., Фернандес М.К., МакНелли Дж. (01.01.2007). «Глава 21 — Ядовитые змеи» . В Шеннон М.В., Боррон С.В., Бернс М.Дж. (ред.). Клиническое лечение отравлений и передозировок наркотиков Хаддада и Винчестера (Четвертое изд.). Филадельфия: У. Б. Сондерс. стр. 399–432. дои : 10.1016/B978-0-7216-0693-4.50026-8 . ISBN 978-0-7216-0693-4 . Проверено 15 марта 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с О, SJ (01 января 2022 г.). «19 – Лечение и ведение заболеваний нервно-мышечного соединения» . В Bertorini TE, Oh SJ (ред.). Нервно-мышечные расстройства (второе изд.). Сент-Луис (Миссури): Elsevier. стр. 446–491. дои : 10.1016/B978-0-323-71317-7.00019-6 . ISBN 978-0-323-71317-7 . Проверено 17 марта 2022 г.
- ^ Plant DR, Colarossi FE, Lynch GS (ноябрь 2006 г.). «Нотексин вызывает большее миотоксическое повреждение и более медленное функциональное восстановление скелетных мышц мышей, чем бупивакаин». Мышцы и нервы . 34 (5): 577–585. дои : 10.1002/mus.20616 . ПМИД 16881061 . S2CID 25556704 .
- ^ «противоядие от яда тигровой змеи» (text/html) . Healthdirect Австралия . Проверено 15 марта 2022 г.
