Аргиотоксин

Аргиотоксины представляют собой класс полиаминных токсинов, выделенных из паука-круготкача ( Araneus gemma ^{[ 1 ]} и Argiope lobata ). ^{[ 2 ]}

Пауки-кругопряды, также известные как аранеиды ; относятся к семейству пауков Araneidae . Этот вид пауков встречается практически во всех частях света.

Химическая структура аргиопина (аргиотоксина 636)

Классификация

Согласно классификации ядов пауков 1980-х годов аргиотоксин можно классифицировать как токсин семейства ацилполиаминов , который содержит более 100 различных химических структур близкородственных токсинов. Ацилполиамины — нейротоксичные соединения , которые обнаруживаются только в ядовитых железах пауков на пикомолярном уровне. ^{[ 3 ]}

Аргиотоксины подразделяются на три различные категории в зависимости от природы хромофора: тип аргиопина, тип аргиопинина и тип псевдоаргиопинина.

Аргиопин: содержит 2,4-дигидроксифенилуксусную кислоту. Его также называют Arg-636.
Аргиопинины: (4-гидроксииндол-3-ил)уксусная кислота выступает в качестве хромофора. Этими молекулами являются: Arg-630, Arg-658, Arg-659, Arg-744, Arg-759.
Псевдоаргиопинины: они содержат (индол-3-ил) уксусную кислоту. В эту группу входят: Arg-373, Arg-728, Arg-743. ^{[ 4 ]}

Биохимическая структура

Это низкомолекулярный нейротоксин , имеющий высокофункциональные полярные группы: свободные фенольные ОН, а также остатки амина и гуанидина.

Он также содержит аргинин (свободный NH ₂ ), соединенный с -NH (CH)3 NH (C ~) 3NH (CH) 5-NH- через полиаминную пептидную связь . Полиамин связан с α-карбоксильной группой аспарагина. Аминогруппа этой аминокислоты связана с 2,4-дигидроксифенилуксусной кислотой.

Его структура была установлена с помощью спектроскопии 1H, ¹³C-RMN, масс-спектрометрия и анализ элементарных аминокислот. ^{[ 5 ]}

Была разработана полная стратегия синтеза аргиотоксина и его производных для проведения биологических испытаний на различных живых существах.

Известный тип аргиотоксина Arg-636, молекулярная формула которого C29H52N10O6 [3], имеет молекулярную массу 636,78658 г/моль. Его формальный заряд равен 0. Его название по ИЮПАК: (2S) - N- { 5 - [ 3 - ( 3 - [ [ (2S)-2-амино-5-(диаминометилиденамино) пентаноил ] амино ] пропиламино ) пропиламино. ] пентил } -2- { [ 2 - (2,4-дигидроксифенил) ацетил ] амино } бутандиамид ^{[ 6 ]}

Эффекты и свойства

Действие аргиотоксина при попадании его в организм через укус паука безвредно для человека, хотя в некоторых случаях укус пауков-аргиотоксинов может вызывать легкий отек и зуд. Аргиотоксин противодействует действию нейромедиатора глутамата, блокирует функционирование ионного канала и влияет на синаптическую передачу жертв. Эти токсины, как и все другие низкомолекулярные токсины, имеют огромный потенциал для использования в нейрохимических исследованиях для разработки новых препаратов нейротерапевтического применения. ^{[ 7 ]}

Механизм действия аргиотоксинов

Яд этого паука демонстрирует различные механизмы действия, которые влияют на разные части цепи передачи нервных импульсов. Как уже упоминалось выше, аргиотоксины представляют собой полиаминовые токсины . Эта биомолекулярная группа может эффективно ингибировать определенные лиганд-управляемые ионные каналы в центральной нервной системе млекопитающих и глутаминовые рецепторы насекомых (она охарактеризована как противоположность гомомерным и гетеромерным каналам рецепторов, активируемых глутаматом). ^{[ 8 ]}). Было замечено, что он также может ингибировать следующие рецепторы: AMPA , NMDA (аргиотоксин обладает более высокой активностью в отношении NMDA-рецепторов), каинатные и никотин-ацетилхолиновые рецепторы . Считается, что ингибирование полиаминовых токсинов зависит как от использования, так и от напряжения. Более того, они связываются внутри пор открытых каналов, которые они ингибируют. ^{[ 9 ]}

Большое внимание уделяется фармакологическому использованию полиаминовых токсинов. Они очень ценны из-за их высокого сродства к ионотропным рецепторам глутамата , важным мишеням лекарств при психических расстройствах . Он еще не разработан, хотя считается, что он может стать отличным методом нейропротекции и лечения болезни Альцгеймера . ^{[ 10 ]}

Аргиотоксин можно даже использовать в качестве инструмента для анализа субъединичного состава АМРА-рецепторов в нативных мембранах.

Аргиотоксин-636

Наиболее подходящим примером упомянутых выше стратегий является аргиотоксин-636. Это полиаминовый токсин, выделенный из Argiope lobata яда . Однако некоторые трудности все еще существуют, поскольку ArgTX-636 не может различать разные подтипы ионотропных рецепторов глутамата . ^{[ 10 ]}

Показано, что этот же токсин является хорошим регулятором меланогенеза без цитотоксичности. Вот почему ArgTX-636 играет ведущую роль в исследованиях косметических продуктов против гиперпигментации. ^{[ 11 ]}

ArgTX-636 также может действовать как анальгетик за счет некоторых периферических действий. Благодаря своему действию в качестве ингибитора каналов, активируемых гтутаматом, он может действовать как противосудорожное средство. ^{[ 12 ]}

Эксперименты с аргиотоксинами

Исследования аргиотоксинов были особенно направлены на обнаружение связи между торможением, рецепторами и ионными каналами. Исследователи специально занимались блокировкой рецепторов у беспозвоночных, а не у позвоночных.

Что касается беспозвоночных, Planorbarius corneus — моллюск, участвовавший в одном из многочисленных ионных экспериментов. Для начала нейроны педальных ганглиев моллюсков выделяли и переносили в специальную камеру с физиологическим раствором и регулируемой температурой. Затем наблюдение было основано на обычном методе фиксации напряжения . Электрические измерения были получены при оценке реакции нейронов на различные вещества (аргиопины). ^{[ 13 ]}

В дополнение к этому, раки , пресноводные ракообразные, следовали аналогичному протоколу этого исследования. В данном случае анализ проводился мышцами живота и с использованием методики «патч-кламп» . Результаты исследования получены с учетом всплесков открытий возбуждающих каналов. ^{[ 14 ]}

В других экспериментах используется спектроскопия для анализа и дифференциации этих молекул. ВЭЖХ , масс-спектрометрия, УФ-данные и анализ аминокислот являются элементами, которые позволяют идентифицировать различные аргиотоксины по их спектру. Токсины Argiope lobata (Arg 636, Arg 630, Arg 658, Arg 744, Arg 759, Arg 373, Arg 728, Arg 723, ...) демонстрируют близкое сходство по своей структуре; тонкие различия между ними заключаются в химических точках, таких как N-метильные группы, молекулярные массы или остатки лизина, которые определяются в определенном положении в их структуре. ^{[ 15 ]}

См. также

Ссылки

^ К. Ф. Типтон (ред.). Нейротоксины в нейробиологии Тейлор и Фрэнсис, 1994; страница 7. ISBN 013614991X
^ Адамс, Мэн; Карни, РЛ; Эндерлин, FE; Фу, ET; Харема, Массачусетс; Ли, Япония; Миллер, Калифорния; Скули, Д.А.; Шапиро, MJ (1987). «Структура и биологическая активность трех синаптических антагонистов из яда паука-круготкача». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 148 (2): 678–83. дои : 10.1016/0006-291X(87)90930-2 . ПМИД 3689366 .
^ Гопалакришнаконе, П. (2016). Яды пауков . Справочник Спрингера. стр. 3–20.
^ Химия и фармакология . Академическая пресса. 17 июня 1994 г. ISBN 9780080865690 .
^ Элин, Е.А.; де Маседо, БФ; Оноприенко В.В.; Осокина Н.Е.; Тижомирова С., О.Б. (июнь 1992 г.). «Синтез аргиопина (аргиотоксина-636)» . Химический журнал . 6 :5–11 . Проверено 15 октября 2016 г.
^ «Аргиопин (Арг-636)» . пабчем . № Биохимический состав Arg-636. 24 июня 2005 г. Проверено 15 октября 2016 г.
^ Парчас, Г.; Гула, М. «Аргиопа дольчатая» . www.mchportal.com . Архивировано из оригинала 18 октября 2016 г. Проверено 15 октября 2016 г.
^ Т. Мо, Скотт; Смит, Дэрил Л.; Юнвэй Чиен, Эрик; Л. Рашкевец, Джоанна; Д. Артман, Линда; Л. Мюллер, Алан (октябрь 1997 г.). «Разработка, синтез и биологическая оценка аналогов паучьего токсина (аргиотоксина-636) как антагонистов рецепторов NMDA». Фармацевтические исследования . 15 (1): 31–38. дои : 10.1023/а:1011988317683 . ПМИД 9487543 . S2CID 22419144 .
^ Флеминг, Джеймс Дж.; Англия, Памела М. (15 февраля 2010 г.). «Разработка полной фармакологии АМРА-рецепторов: взгляд на селективные подтипы лигандов». Биоорганическая и медицинская химия . 18 (4): 1381–1387. дои : 10.1016/j.bmc.2009.12.072 . ISSN 1464-3391 . ПМИД 20096591 .
^ Jump up to: ^а ^б Поульсен, Метте Х.; Лукас, Саймон; Бах, Тинна Б.; Барслунд, Энн Ф.; Венцлер, Клавдий; Дженсен, Кристель Б.; Кристенсен, Андерс С.; Стрёмгаард, Кристиан (14 февраля 2013 г.). «Исследование взаимосвязи структура-активность аргиотоксинов: селективные и мощные ингибиторы ионотропных глутаматных рецепторов». Журнал медицинской химии . 56 (3): 1171–1181. дои : 10.1021/jm301602d . ISSN 1520-4804 . ПМИД 23320429 .
^ Вердони, Марион; Рудо, Эрмина; Де Помьерс, Гарольд; Гигмес, Дидье; Бертен, Денис; Луис, Хосе; Бенгелун, Абд Хак; Мабрук, Камель (27 августа 2016 г.). «ArgTX-636, полиамин, выделенный из яда паука: новый класс ингибиторов меланогенеза». Биоорганическая и медицинская химия . 24 (22): 5685–5692. дои : 10.1016/j.bmc.2016.08.023 . ISSN 1464-3391 . ПМИД 27647371 .
^ Скотт, Р.Х.; Тэтчер, Нью-Мексико; Аяр, А.; Митчелл, С.Дж.; Поллок, Дж.; Гибсон, Монтана; Дуче, ИК; Мойя, Э.; Блэгбро, Исландия (1 декабря 1998 г.). «Внеклеточное или внутриклеточное применение аргиотоксина-636 оказывает ингибирующее действие на возбудимость мембран и токи, активируемые напряжением, в культивируемых сенсорных нейронах крыс ». Нейрофармакология . 37 (12): 1563–1578. дои : 10.1016/s0028-3908(98)00144-0 . ISSN 0028-3908 . ПМИД 9886679 . S2CID 39483719 .
^ Антонов С.М.; Дудель, Дж; Франке, К; Хатт, Х (1 декабря 1989 г.). «Аргиопин блокирует одноканальные токи, активируемые глутаматом, в мышцах раков с помощью двух механизмов» . Журнал физиологии . 419 : 569–587. doi : 10.1113/jphysicalol.1989.sp017887 . ISSN 0022-3751 . ПМК 1190022 . ПМИД 2482886 .
^ Большаков В.Ю.; Гапон, С.А.; Магазинаник, Л.Г. (1 августа 1991 г.). «Различные типы глутаматных рецепторов в изолированных и идентифицированных нейронах моллюска Planorbarius corneus» . Журнал физиологии . 439 : 15–35. дои : 10.1113/jphysicalol.1991.sp018654 . ISSN 0022-3751 . ПМЦ 1180096 . ПМИД 1654412 .
^ Химия и фармакология . Академическая пресса. 17 июня 1994 г. ISBN 9780080865690 .

Внешние ссылки

СМИ, связанные с аргиотоксином, на Викискладе?

[1] К. Ф. Типтон (ред.). Нейротоксины в нейробиологии Тейлор и Фрэнсис, 1994; страница 7. ISBN 013614991X

[2] Адамс, Мэн; Карни, РЛ; Эндерлин, FE; Фу, ET; Харема, Массачусетс; Ли, Япония; Миллер, Калифорния; Скули, Д.А.; Шапиро, MJ (1987). «Структура и биологическая активность трех синаптических антагонистов из яда паука-круготкача». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 148 (2): 678–83. дои : 10.1016/0006-291X(87)90930-2 . ПМИД 3689366 .

[3] Гопалакришнаконе, П. (2016). Яды пауков . Справочник Спрингера. стр. 3–20.

[4] Химия и фармакология . Академическая пресса. 17 июня 1994 г. ISBN 9780080865690 .

[5] Элин, Е.А.; де Маседо, БФ; Оноприенко В.В.; Осокина Н.Е.; Тижомирова С., О.Б. (июнь 1992 г.). «Синтез аргиопина (аргиотоксина-636)» . Химический журнал . 6 :5–11 . Проверено 15 октября 2016 г.

[6] «Аргиопин (Арг-636)» . пабчем . № Биохимический состав Arg-636. 24 июня 2005 г. Проверено 15 октября 2016 г.

[7] Парчас, Г.; Гула, М. «Аргиопа дольчатая» . www.mchportal.com . Архивировано из оригинала 18 октября 2016 г. Проверено 15 октября 2016 г.

[8] Т. Мо, Скотт; Смит, Дэрил Л.; Юнвэй Чиен, Эрик; Л. Рашкевец, Джоанна; Д. Артман, Линда; Л. Мюллер, Алан (октябрь 1997 г.). «Разработка, синтез и биологическая оценка аналогов паучьего токсина (аргиотоксина-636) как антагонистов рецепторов NMDA». Фармацевтические исследования . 15 (1): 31–38. дои : 10.1023/а:1011988317683 . ПМИД 9487543 . S2CID 22419144 .

[9] Флеминг, Джеймс Дж.; Англия, Памела М. (15 февраля 2010 г.). «Разработка полной фармакологии АМРА-рецепторов: взгляд на селективные подтипы лигандов». Биоорганическая и медицинская химия . 18 (4): 1381–1387. дои : 10.1016/j.bmc.2009.12.072 . ISSN 1464-3391 . ПМИД 20096591 .

[:0-10] Jump up to: ^а ^б Поульсен, Метте Х.; Лукас, Саймон; Бах, Тинна Б.; Барслунд, Энн Ф.; Венцлер, Клавдий; Дженсен, Кристель Б.; Кристенсен, Андерс С.; Стрёмгаард, Кристиан (14 февраля 2013 г.). «Исследование взаимосвязи структура-активность аргиотоксинов: селективные и мощные ингибиторы ионотропных глутаматных рецепторов». Журнал медицинской химии . 56 (3): 1171–1181. дои : 10.1021/jm301602d . ISSN 1520-4804 . ПМИД 23320429 .

[11] Вердони, Марион; Рудо, Эрмина; Де Помьерс, Гарольд; Гигмес, Дидье; Бертен, Денис; Луис, Хосе; Бенгелун, Абд Хак; Мабрук, Камель (27 августа 2016 г.). «ArgTX-636, полиамин, выделенный из яда паука: новый класс ингибиторов меланогенеза». Биоорганическая и медицинская химия . 24 (22): 5685–5692. дои : 10.1016/j.bmc.2016.08.023 . ISSN 1464-3391 . ПМИД 27647371 .

[12] Скотт, Р.Х.; Тэтчер, Нью-Мексико; Аяр, А.; Митчелл, С.Дж.; Поллок, Дж.; Гибсон, Монтана; Дуче, ИК; Мойя, Э.; Блэгбро, Исландия (1 декабря 1998 г.). «Внеклеточное или внутриклеточное применение аргиотоксина-636 оказывает ингибирующее действие на возбудимость мембран и токи, активируемые напряжением, в культивируемых сенсорных нейронах крыс ». Нейрофармакология . 37 (12): 1563–1578. дои : 10.1016/s0028-3908(98)00144-0 . ISSN 0028-3908 . ПМИД 9886679 . S2CID 39483719 .

[13] Антонов С.М.; Дудель, Дж; Франке, К; Хатт, Х (1 декабря 1989 г.). «Аргиопин блокирует одноканальные токи, активируемые глутаматом, в мышцах раков с помощью двух механизмов» . Журнал физиологии . 419 : 569–587. doi : 10.1113/jphysicalol.1989.sp017887 . ISSN 0022-3751 . ПМК 1190022 . ПМИД 2482886 .

[14] Большаков В.Ю.; Гапон, С.А.; Магазинаник, Л.Г. (1 августа 1991 г.). «Различные типы глутаматных рецепторов в изолированных и идентифицированных нейронах моллюска Planorbarius corneus» . Журнал физиологии . 439 : 15–35. дои : 10.1113/jphysicalol.1991.sp018654 . ISSN 0022-3751 . ПМЦ 1180096 . ПМИД 1654412 .

[15] Химия и фармакология . Академическая пресса. 17 июня 1994 г. ISBN 9780080865690 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]