Форатоксин и вискотоксин
Форатоксины представляют собой группу пептидных токсинов, принадлежащих к семейству тионинов , подразделению мелких растительных токсинов (МВ 5000 кДа). [ 1 ] Форатоксины — это белки, присутствующие в листьях и ветвях форадендрона , широко известного как американский вариант омелы, растения, которое обычно используется в качестве украшения во время праздничного сезона. Ягоды омелы не содержат форатоксинов, что делает их менее токсичными по сравнению с другими частями растения. Токсичность омелы зависит от дерева-хозяина, поскольку известно, что омела является полупаразитом. Дерево-хозяин обеспечивает фиксированные неорганические соединения азота, необходимые омеле для синтеза форатоксинов. [ 2 ]
Вискотоксины представляют собой аналогичные растительные тионины, вырабатываемые из листьев и стеблей омелы европейской ( Viscum album ). [ 3 ]
История
[ редактировать ]История форатоксина наполнена мифами, легендами и другими волшебными историями. Омела — полупаразитическое растение, иногда использующее дубы в качестве хозяина. Для исторических народов, таких как галлы и друиды, дубы были священными. Это привело к убеждению, что омела, содержащая вискотоксин, является лекарством от всех болезней. Эти истории жили в течение многих лет и были распространены по Америке европейскими поселенцами, которые приехали в Соединенные Штаты и приняли американскую омелу ( Phoradendron ) за более токсичную европейскую омелу ( Viscum album ). Это позволило убедиться, что таинственное прошлое, принадлежащее вискотоксину, разделяется и с форатоксином. [ 4 ] [ 5 ]
Структура и реакционная способность
[ редактировать ]Мотив складки и общая топология форатоксинов идентичны таковым у крамбина . Белки форатоксина складываются в две антипараллельные амфипатические спирали, которые перпендикулярны двухцепочечному бета-листу и области С-концевого клубка. Общая конфигурация белка напоминает форму греческой заглавной буквы гамма. [ 6 ] Форатоксин содержит три дисульфидных мостика . [ 1 ] Форатоксин обладает различными свойствами, типичными для мембраноактивных белков: он компактен, содержит много основных аминокислотных остатков и содержит одну слабополярную плоскую грань. [ 7 ]
Вполне вероятно, что форатоксины имеют несколько состояний агрегации и могут существовать в виде мономера, димера или тетрамера, состоящего из димера димеров. Агрегатное состояние зависит от присутствия неорганического фосфата или фосфолипидов . Агрегаты представляют собой гидрофобные и гидрофильные димеры, соединенные межмолекулярным взаимодействием. Образование мостиков гидрофильного димера возможно только при наличии неорганического фосфат-иона, что делает присутствие неорганического фосфат-иона необходимым для образования решетки. Этот неорганический ион фосфата повышает стабильность токсина за счет нейтрализации положительно заряженных основных аминокислот мономеров, создавая возможности для большего количества ван-дер-ваальсовых взаимодействий . [ 6 ]
Форатоксин представляет собой амфипатическую молекулу, что часто встречается в мембраносвязывающих белках. [ 8 ] Форатоксин имеет положительный сайт связывания с мембраной, который может связывать отрицательно заряженные фосфолипиды. Этот сайт связывания фосфолипидов расположен между альфа-спиралью и бета-листом. Фосфат помещается в карман связывания рядом с Lys-1, тогда как глицериновая часть, а также два конца связанного фосфолипида перемещаются в сторону области случайного клубка (остаток 36–44). [ 6 ]
Доступные формы
[ редактировать ] | Этот раздел может потребовать очистки Википедии , чтобы соответствовать стандартам качества . Конкретная проблема заключается в следующем: опрометчивое утверждение о «шести формах», поскольку они принадлежат только одному виду. Другие форадендроны , такие как P. liga, токсины которых более известны как «лигатоксины», имеют свои собственные формы (см. UniProt P01540). Анализ структурно-функциональных отношений попадает на территорию WP:OR . ( Март 2022 г. ) |
>P. tomentosum phoratoxin A
KSCCPTTTARNIYNTCRFGGGSRPVCAKLSGCKIISGTKCDSGWNH
>P. tomentosum phoratoxin B
KSCCPTTTARNIYNTCRFGGGSRPICAKLSGCKIISGTKCDSGWDH
>P. tomentosum phoratoxin C
KSCCPTTTARNIYNTCRFGGGSRPICAKLSGCKIISGTKCDSGWTH
>P. tomentosum phoratoxin D
KSCCPTTTARNIYNTCRFGGGSRPICAKLSGCKIISGTKCD
>P. tomentosum phoratoxin E
KSCCPTTTARNIYNTCRFGGGSRPVCAKLSGCKIISGTKCDSGWDH
>P. tomentosum phoratoxin F
KSCCPTTTARNIYNTCRLAGGSRPICAKLSGCKIISGTKCDSGWNH
Известно шесть форм форатоксина. Пять из шести форм имеют длину 46 аминокислот, только форатоксин D имеет длину 41 аминокислоту. Различия между этими шестью формами в основном сосредоточены в области случайного клубка белка (остаток 36-44/41). В форатоксине F Phe-18 и Gly-19 мутируют в лейцин и аланин. Фенилаланин и лейцин оба гидрофобны, однако фенилаланин крупный, ароматический и предпочитает нити, тогда как лейцин имеет средний размер и предпочитает находиться в спирали. Глицин и аланин представляют собой небольшие аминокислоты, но глицин предпочитает витки, а аланин предпочитает спирали, причем глицин чрезвычайно гибок и промежуточный, а аланин гидрофобен. Если предположить, что форатоксин складывается точно так же, как и крамбин. [ 6 ] остатки 7-19 находятся в альфа-спирали. [ 10 ] Эта мутация делает спираль форатоксина F более стабильной, чем спираль других форм форатоксина. Вторым отличием различных форм форатоксина является Val-25/Ile-25 во второй кодирующей области альфа-спирали. [ 10 ] Поскольку и валин, и изолейцин являются бета-разветвленными, бета-лист является их вторичной предпочтительной структурой. Поскольку обе эти аминокислоты также гидрофобны, считается, что эта мутация мало влияет на сворачивание и стабильность белка. Последняя дифференциация аминокислотной конфигурации происходит в Asn-45/Asp-45/Thr-45. Эта мутация не находится в регионе, кодирующем определенную вторичную структуру белка. [ 10 ] Аспарагин и аспарагиновая кислота являются гидрофильными, тогда как треонин имеет промежуточную гидрофильность. Аспарагин и аспарагиновая кислота крупнее треонина, и аспарагин, и аспарагиновая кислота предпочитают находиться по очереди, тогда как треонин предпочитает бета-цепь. Аспарагиновая кислота и аспарагин несут формальный заряд. Однако этот заряд отрицателен для аспарагиновой кислоты и положителен для аспарагина.
Синтез
[ редактировать ]Форатоксин еще не синтезирован в лаборатории. Однако его можно извлечь из Форадендрона . Форатоксин больше всего содержится в листьях и ягодах растения. Его можно выделить из растения с помощью хроматографии или экстрагировать кислотой, а затем очистить амидом. [ 11 ]
Метаболизм
[ редактировать ]Информации о механизме действия форатоксина не так много. Однако известно, что форатоксин обладает высоким сродством к фосфолипидам. [ 6 ] и, следовательно, способны разрушать клеточные мембраны. Метаболическая активность отсутствует, поскольку белок уже проявляет свои токсичные свойства и остается нетронутым в том виде, в каком он был синтезирован в форадендроне .
Эффективность и побочные эффекты
[ редактировать ]Форатоксин может иметь множество различных эффектов в зависимости от дозы. Симптомы могут варьироваться от очень легких до тяжелых последствий и даже смерти. Легкими симптомами являются диарея, боль в животе, тошнота и помутнение зрения. [ 12 ]
Более тяжелыми симптомами являются рефлекторная брадикардия, представляющая собой снижение артериального давления за счет уменьшения сердечного выброса за счет увеличения частоты сердечных сокращений, отрицательное инотропное воздействие на сердечную мышцу, что ослабляет силу мышечных сокращений, а в высоких дозах - сужение кровеносных сосудов кожи и скелетных мышц. [ 13 ] [ 14 ] Тем не менее, среднестатистический здоровый взрослый человек может противостоять некоторым токсинам растения, не имея никаких симптомов. Это более опасно и может быть смертельным для маленьких детей и животных.
Форатоксин является гемолитическим и вызывает утечку клеток и лизис клеток путем взаимодействия с фосфолипидами. [ 6 ] Это используется в исследованиях по лечению рака. Форатоксин лизирует раковые клетки, убивая их. Предполагается, что он также помогает при химиотерапии и лучевой терапии, но по этому вопросу проведено мало исследований. В некоторых странах это также используется для нелегальных абортов, когда из листьев омелы заваривают чай. [ 15 ]
Токсичность
[ редактировать ]Форатоксин – это токсин, который присутствует в омеле американской ( Phoradendron leucarpum ). Большинство случаев, которые привели к токсичности форатоксина, происходят из-за случайного проглатывания омелы во время рождественского сезона и связаны со случайным употреблением ягод детьми. Имеются лишь ограниченные данные о случайном воздействии омелы американской. [ 16 ]
Одно исследование показывает симптомы 1754 случаев воздействия омелы. [ 4 ] Случаев серьезных симптомов не было, и лишь небольшой процент имел умеренные симптомы. Было отмечено несколько случаев, когда у людей наблюдались незначительные последствия (симптомы, которые минимально беспокоили пациента). У большинства людей, подвергшихся воздействию омелы, не было никаких симптомов. Во всех случаях, которые были расследованы в исследовании, не было летальных исходов или исход не сопровождался заболеваемостью.
Еще одно исследование [ 17 ] показывает, что из 92 случаев воздействия омелы американской на человека было 14 симптоматических случаев, из которых 11 были связаны с воздействием форатоксина. Симптомы включали шесть случаев желудочно-кишечных расстройств, два случая легкой сонливости, один случай раздражения глаз, один случай атаксии (21 месяц) и один случай судорог (13 месяцев). Количество съеденной омелы колебалось от одной ягоды или листа до более 20 ягод или 5 листьев. Омела американская также вызывает тошноту, рвоту, спазмы в животе и диарею, но развитие этих симптомов происходит очень редко. Несмотря на ограниченность данных, американская омела не так токсична, как думает большинство людей. У большинства пациентов не было никаких симптомов. [ 4 ] [ 11 ]
Эффекты in vivo
[ редактировать ]В ходе исследований выяснилось, что форатоксин способен деполяризовать мембрану скелетных мышц лягушки. Форатоксин увеличивает проводимость мембраны покоя, эта проводимость чувствительна к внешнему кальцию. Эта связь будет указывать на взаимодействие Ca 2+ и молекула токсина на мембранном уровне. Ка 2+ Зависимость деполяризующего эффекта токсина позволяет предположить, что форатоксин В может изменять структурную целостность фосфолипидного слоя мембраны. Это указывало на то, что форатоксин действует на мембрану как детергент. [ 18 ]
Медицинские применения
[ редактировать ]Форатоксин обладает гемолитическим действием и поэтому может деполяризовать клеточные мембраны сердечной и скелетных мышц. Форатоксин оказывается цитотоксическим для раковых клеток, поэтому омела все чаще используется в качестве естественного и комплексного лечения рака. было написано письмо Однако это не является чем-то совершенно новым: в 1904 году в журнал The Lancet британского офицера Медицинского корпуса индийской армии, в котором говорилось, что смеси омелы использовались для «очистки черной желчи и слизистых соков» и «вытягивания грубых соков из глубины тела». [ 19 ]
Профилактика и лечение
[ редактировать ]Антисыворотки против приема форатоксина пока не существует. Однако есть несколько шагов в лечении отравления форатоксином. Сначала важно вытереть рот, чтобы удалить оставшиеся кусочки. Активированный уголь можно вводить, чтобы предотвратить дальнейшее всасывание токсинов в организм. Кроме того, при необходимости жидкости можно вводить через капельницу. При попадании в организм высоких доз форатоксина проводят деконтаминацию желудочно-кишечного тракта. [ 4 ]
Предотвратить отравление форатоксином можно, избегая употребления диких ягод или растений в дикой природе и мыть руки во время походов или кемпинга на природе перед едой. Кроме того, используйте на Рождество искусственные украшения вместо того, чтобы вешать настоящие растения. [ 20 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б «М6» . mrs.cmbi.umcn.nl.
- ^ Пламли, Конни Х. (2004). «Растения». Клиническая ветеринарная токсикология . стр. 337–442. дои : 10.1016/B0-32-301125-X/50028-5 . ISBN 978-0-323-01125-9 .
- ^ Джудичи, Марсела; и др. (август 2003 г.). «Взаимодействие вискотоксинов A3 и B с мембранными модельными системами: влияние на механизм их действия» . Биофизический журнал . 85 (2): 971–981. дои : 10.1016/S0006-3495(03)74536-6 . ПМЦ 1303218 . ПМИД 12885644 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Крензелок, Эдвард П.; Якобсен, Т.Д.; Аронис, Джон (сентябрь 1997 г.). «Разоблачение американской омелы». Американский журнал неотложной медицины . 15 (5): 516–520. дои : 10.1016/s0735-6757(97)90199-6 . ПМИД 9270395 .
- ^ Хауснер, Элизабет А.; Поппенга, Роберт Х. (2013). «Опасности, связанные с использованием растительных и других натуральных продуктов». Токсикология мелких животных . стр. 335–356. дои : 10.1016/B978-1-4557-0717-1.00026-0 . ISBN 978-1-4557-0717-1 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Маркман, Офер; Рао, Уша; Льюис, Карен А.; Хеффрон, Грегори Дж.; Стец, Богуслав; Титер, Марта М. (1993). «Способ связывания фосфолипида с мембраноактивным растительным токсином форатоксином-А». Новые разработки в области липид-белковых взаимодействий и функции рецепторов . стр. 263–274. дои : 10.1007/978-1-4615-2860-9_25 . ISBN 978-1-4613-6239-5 .
- ^ Уитлоу, Марк; Титер, ММ (февраль 1985 г.). «Минимизация энергии для прогнозирования третичной структуры гомологичных белков: модели α 1 -пуротионина и вискотоксина A3 от Крамбина». Журнал биомолекулярной структуры и динамики . 2 (4): 831–848. дои : 10.1080/07391102.1985.10506327 . ПМИД 3917120 .
- ^ Тосси, Алессандро; Сандри, Лука; Джангасперо, Анна (2000). «Амфипатические α-спиральные антимикробные пептиды». Пептидная наука . 55 (1): 4–30. doi : 10.1002/1097-0282(2000)55:1<4::AID-BIP30>3.0.CO;2-M . ПМИД 10931439 .
- ^ Йоханссон, С.; Галлбо, Дж.; Линдхольм, П.; Эк, Б.; Тунберг, Э.; Самуэльссон, Г.; Ларссон, Р.; Болин, Л.; Клейсон, П. (1 января 2003 г.). «Небольшие новые белки омелы Phoradendron tomentosum проявляют высокоизбирательную цитотоксичность в отношении клеток рака молочной железы человека» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 60 (1): 165–175. дои : 10.1007/s000180300011 . ПМЦ 11146089 . ПМИД 12613665 . S2CID 31947985 .
- ^ Перейти обратно: а б с Хендриксон, Уэйн А.; Титер, Марта М. (март 1981 г.). «Структура гидрофобного белка крамбина определяется непосредственно по аномальному рассеянию серы» . Природа . 290 (5802): 107–113. Бибкод : 1981Natur.290..107H . дои : 10.1038/290107a0 . ПМК 5536114 . ПМИД 28769131 .
- ^ Перейти обратно: а б Меллстранд, С. Торе; Самуэльссон, Гуннар (январь 1973 г.). «Форатоксин, токсичный белок из омелы Phoradendron tomentosum subsp. macrophyllum (Loranthaceae). Улучшения в процедуре выделения и дальнейшие исследования свойств» . Европейский журнал биохимии . 32 (1): 143–147. дои : 10.1111/j.1432-1033.1973.tb02590.x . ПМИД 4687388 .
- ^ Хельменстин, Энн Мари (2 ноября 2019 г.). «Неужели омела настолько ядовита?» . МысльКо .
- ^ "JoDrugs. РАСТЕНИЯ-ОМЕЛА" . www.jodrugs.com .
- ^ Роселл, Суне; Самуэльссон, Гуннар (август 1966 г.). «Влияние вискотоксина и форатоксина омелы на кровообращение». Токсикон . 4 (2): 107–108. дои : 10.1016/0041-0101(66)90005-5 . ПМИД 6005043 .
- ^ Брегштейн, Джоан; Роскинд, Синди Ганис; Сонетт, Ф. Меридит (2011). «Скорая медицинская помощь». Педиатрические секреты . стр. 154–196. дои : 10.1016/B978-0-323-06561-0.00005-7 . ISBN 978-0-323-06561-0 .
- ^ Банасик, М.; Стедефорд, Т. (2014). «Растения ядовитые (человек)». Энциклопедия токсикологии . стр. 970–978. дои : 10.1016/B978-0-12-386454-3.00048-8 . ISBN 978-0-12-386455-0 .
- ^ Спиллер, Генри А.; Уиллиас, Данетта Б.; Горман, Сьюзен Э.; Санфтлебан, Джейн (январь 1996 г.). «Ретроспективное исследование употребления в пищу омелы». Журнал токсикологии: Клиническая токсикология . 34 (4): 405–408. дои : 10.3109/15563659609013810 . ПМИД 8699554 .
- ^ Совиа, Мартин-Пьер (январь 1990 г.). «Влияние форатоксина B, токсина, выделенного из омелы, на волокна скелетных мышц лягушки». Токсикон . 28 (1): 83–89. дои : 10.1016/0041-0101(90)90009-в . ПМИД 2330605 .
- ^ Ранкинг, Джордж (март 1904 г.). «ОМЕЛА» . Ланцет . 163 (4202): 756. doi : 10.1016/S0140-6736(00)91115-2 .
- ^ «Первая помощь при отравлении омелой» .