Тайпоксин
| Субъединица тайпоксина α | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ? | ||
| ЮниПрот | P00614 | ||
| |||
| Субъединица тайпоксина β1 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ? | ||
| ПДБ | 3VC0 | ||
| ЮниПрот | P00615 | ||
| |||
| Субъединица тайпоксина β2 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ? | ||
| ПДБ | 3вбз | ||
| ЮниПрот | P0CG57 | ||
| |||
| Субъединица γ тайпоксина | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | ? | ||
| ЮниПрот | P00616 | ||
| |||
Тайпоксин — мощный мио- и нейротоксин , выделенный из яда прибрежного тайпана Oxyuranus scutellatus или известного также как тайпан обыкновенный. [1] Тайпоксин, как и многие другие пресинаптические нейротоксины, представляет собой токсины фосфолипазы А 2 (PLA 2 ), которые ингибируют/полностью блокируют высвобождение моторного передатчика ацетилхолина и приводят к смерти в результате паралича дыхательных мышц ( асфиксии ). [2] На сегодняшний день это самый смертоносный нейротоксин, выделенный из змеиного яда.
Молекулярная масса гетеротримера составляет около 46 000 Дальтон ; включающий 1:1:1 α-, β- и γ-мономеры. [3] Средняя смертельная доза (LD 50 ) для мышей составляет около 1–2 мкг/кг ( подкожная инъекция ). [4] [1]
История
[ редактировать ]Тайпоксин и другие токсины PLA 2 произошли от пищеварительных ферментов PLA 2 . [5] с мультидисульфидными мостиками Яд по-прежнему функционирует с почти идентичным каркасом белка PLA 2 , который обеспечивает гидролитический механизм фермента . [6] Однако считается, что в условиях строгого эволюционного отбора, связанного с иммобилизацией добычи и, следовательно, длительным кормлением, фермент PLA 2 теряет свою так называемую панкреатическую петлю и вызывает мутации для связывания токсина с пресинаптическими мембранами концевых пластинок мотонейронов. [7] [8] [9]
Структура
[ редактировать ]Тайпоксин представляет собой тройной комплекс, состоящий из трех субъединиц мономеров α, β и γ в соотношении 1:1:1, также называемых гомологичными субъединицами A, B и C. [6] Эти субъединицы равномерно распределены по структуре, и вместе трехмерные структуры этих трех мономеров образуют общее ядро из трех α-спиралей, Ca 2+ сайт связывания и гидрофобный канал, с которым связываются жирные ацильные цепи. [7]
Комплекс α и β состоит из 120 аминокислотных остатков , соединенных 7 дисульфидными мостиками . Альфа-субъединица является очень основной ( pH(I) >10) и единственной, проявляющей нейротоксичность. Комплекс β нейтрален и может быть разделен на две изоформы. β1 и β2 взаимозаменяемы, но незначительно различаются по аминокислотному составу. Комплекс γ содержит 135 аминокислотных остатков, соединенных 8 дисульфидными мостиками. Он очень кислый из-за наличия 4 остатков сиаловой кислоты , которые могут иметь значение для образования комплекса. Гамма-субъединица также, по-видимому, действует как защитник альфа-комплекса, предотвращая быстрый почечный клиренс или протеолитическую деградацию . Он также повышает специфичность мишени и может участвовать в связывании альфа-единицы. [10] Весь комплекс слабокислый с pH(I) 5, но при более низком pH и/или высокой ионной силе субъединицы диссоциируют.
Как и фермент PLA 2 , токсин PLA 2 представляет собой Ca 2+ зависит от гидролиза связей жирного ацилового эфира в положении sn-2 глицерин-фосфолипидов . [7] В зависимости от положения дисульфидного мостика и длины С-концев эти ферменты PLA 2 /токсины PLA 2 подразделяются на три класса. Эти классы также являются показателем токсичности PLA 2 /PLA 2 , поскольку PLA 2 из секрета поджелудочной железы, пчелиного яда или слабых ядов элапид группируются в класс I, тогда как PLA 2 из более сильных ядов гадюки, вызывающих воспалительные процессы. экссудаты относятся ко II классу. Однако большинство змеиных ядов обладают более чем одним токсическим действием, например цитотоксичностью , миотоксичностью, нейротоксичностью , антикоагулянтной активностью и гипотензивным действием. [11] [12]
Процесс изоляции
[ редактировать ]Тайпоксин можно очистить из яда прибрежного тайпана методом гель-фильтрационной хроматографии . [1] Помимо тайпоксина, яд состоит из множества различных компонентов, ответственных за сложные симптомы. [13]
Механизм действия
[ редактировать ]Первоначально считалось, что тайпоксин обладает только нейротоксичностью. Исследования показали увеличение высвобождения ацетилхолина, что указывает на пресинаптическую активность. [1] Дальнейшие эксперименты показали, что Тайпоксин подавлял реакцию на электрические стимулы сильнее, чем реакцию на дополнительно введенный ацетилхолин. Это привело к выводу, что тайпоксин оказывает пре- и постсинаптическое действие. В дополнение к повышенному высвобождению ацетилхолина он ингибирует везикулярную рециркуляцию. [14] Более поздние исследования показали, что токсин оказывает миотоксическое также действие. Введение тайпоксина в задние конечности крыс приводит к образованию отеков и дегенерации мышц. [15] Исследование также подтверждает выводы Фолмана. [1] что субъединица α обеспечивает эффективность PLA 2 , аналогичную активности нотексина. [16] Несмотря на это, полный потенциал необработанного токсина достигается только за счет комбинации субъединиц α и γ. [15]
Похожий эксперимент [17] был сделан переориентация на нервные соединения. Через 24 часа после инъекции иннервация была нарушена до такой степени, что невозможно было идентифицировать интактные аксоны. Это показало, что тайпоксиноподобные токсины приводят к истощению медиаторов нервных окончаний и приводят к дегенерации нервных окончаний и внутримышечных аксонов. [18] В хромаффинных клетках тайпоксин продемонстрировал способность проникать в клетки через Са. 2+ независимые механизмы. Там он усиливал высвобождение катехоламинов в деполяризующихся клетках за счет разборки F-актина в цитоскелетном барьере. Это может привести к перераспределению пузырьков, способствующему немедленному доступу в субплазмалеммальную область. [19]
Дополнительные исследования выявили потенциальных партнеров по связыванию тайпоксина, что позволило бы лучше понять, как тайпоксин транспортируется к нервным окончаниям и внутримышечным аксонам. [20] [21]
Токсичность
[ редактировать ]Токсичность тайпоксина или других токсинов PLA 2 часто измеряют по их способности расщеплять фосфолипиды с короткой цепью или аналоги фосфолипидов. [22] Для тайпоксина активность PLA 2 была установлена на уровне 0,4 ммоль/мин/мг, а константа связывания (K) тайпоксина будет равна: K Тайпоксин = K A + K B + K C, поскольку он состоит из 3 ферментативных доменов/субъединиц. . [6] Однако не было установлено корреляции между активностью PLA 2 и токсичностью, поскольку более важны фармакокинетика и мембраносвязывающие свойства. Более специфическое мембранное связывание могло бы привести к накоплению тайпоксина в плазматических мембранах мотонейронов. [23] [24] [25]
Уход
[ редактировать ]Препаратом выбора является противоядие, произведенное компанией CSL Ltd в 1956 году в Австралии на основе иммунизированной лошадиной плазмы. [26] После укуса у большинства пациентов развивается системное отравление, клинические признаки которого обычно проявляются в течение двух часов. Этот эффект можно отсрочить, применив меры первой помощи, такие как иммобилизация. [13] Помимо нейротоксинов яд тайпана содержит антикоагулянты , действие которых также ингибируется противоядием.
Подобные токсины
[ редактировать ]Сходными с тайпоксином являются токсины с разными субъединицами доменов PLA:
Нотексин является мономером яда Notechis scutatus , β-бунгаротоксин представляет собой гетеродимер яда китайского полосатого крайта ( Bungarus multicinctus ), а текстилотоксин представляет собой пентамер яда восточной Pseudonaja textilis .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Фолман Дж., Икер Д., Карлсун Э., Теслефф С. (сентябрь 1976 г.). «Тайпоксин, чрезвычайно мощный пресинаптический нейротоксин из яда австралийской змеи тайпан (Oxyuranus s. scutellatus). Выделение, характеристика, четвертичная структура и фармакологические свойства» . Европейский журнал биохимии . 68 (2): 457–69. дои : 10.1111/j.1432-1033.1976.tb10833.x . ПМИД 976268 .
- ^ Сильва А., Ходжсон В.К., Исбистер Г.К. (октябрь 2016 г.). «Перекрестная нейтрализация нейротоксичности in vitro нейротоксинов и ядов азиатских и австралийских змей различными противоядиями» . Токсины . 8 (10): 302. doi : 10.3390/toxins8100302 . ПМК 5086662 . ПМИД 27763543 .
- ^ Лаборатории Аломоне: Тайпоксин (pdf)
- ^ Россетто О, Морбиато Л, Каччин П, Ригони М, Монтекукко С (июнь 2006 г.). «Пресинаптические ферментативные нейротоксины» . Журнал нейрохимии . 97 (6): 1534–45. дои : 10.1111/j.1471-4159.2006.03965.x . ПМИД 16805767 . S2CID 22678139 .
- ^ Дэвидсон Ф.Ф., Деннис Э.А. (сентябрь 1990 г.). «Эволюционные связи и значение регуляции фосфолипазы А2 от змеиного яда до форм, секретируемых человеком». Журнал молекулярной эволюции . 31 (3): 228–38. Бибкод : 1990JMolE..31..228D . дои : 10.1007/BF02109500 . ПМИД 2120459 . S2CID 6203372 .
- ^ Jump up to: а б с Монтекукко С, Россетто О (июнь 2008 г.). «О четвертичной структуре тайпоксина и текстилотоксина: преимущество их множественности». Токсикон . 51 (8): 1560–2. doi : 10.1016/j.токсикон.2008.03.020 . ПМИД 18471843 .
- ^ Jump up to: а б с Алапе-Хирон А., Перссон Б., Седерлунд Э., Флорес-Диас М., Гутьеррес Х.М., Телестам М. и др. (январь 1999 г.). «Токсины яда элапидов: множественные пополнения древних лесов» . Европейский журнал биохимии . 259 (1–2): 225–34. дои : 10.1046/j.1432-1327.1999.00021.x . ПМИД 9914497 . S2CID 2136068 .
- ^ Кини РМ (1997). яда фосфолипаза А 2 Ферменты . Чичестер: Уайли. ISBN 978-0471961895 .
- ^ Флетчер Дж. Э., Цзян М. С. (декабрь 1995 г.). «Пресинаптически действующие ферменты фосфолипазы А2 змеиного яда атакуют уникальные субстраты». Токсикон . 33 (12): 1565–76. дои : 10.1016/0041-0101(95)00108-5 . ПМИД 8866614 .
- ^ Фолман Дж., Линд П., Икер Д. (декабрь 1977 г.). «Тайпоксин, чрезвычайно мощный пресинаптический нейротоксин змеиного яда. Выяснение первичной структуры кислой углеводсодержащей субъединицы тайпоксина, гомолога профосфолипазы» . Письма ФЭБС . 84 (2): 367–71. дои : 10.1016/0014-5793(77)80726-6 . ПМИД 563806 .
- ^ Ломонте Б., Тарковски А., Хэнсон Л.А. (ноябрь 1994 г.). «Широкая цитолитическая специфичность миотоксина II, фосфолипазы лизина-49 А2 яда змеи Bothrops asper». Токсикон . 32 (11): 1359–69. дои : 10.1016/0041-0101(94)90408-1 . ПМИД 7886694 .
- ^ Гутьеррес Х.М., Ломонте Б. (ноябрь 1995 г.). «Миотоксины фосфолипазы А2 из ядов змей Ботропс». Токсикон . 33 (11): 1405–24. дои : 10.1016/0041-0101(95)00085-з . hdl : 10669/29394 . ПМИД 8744981 .
- ^ Jump up to: а б «Противоядие Тайпана» . www.csl.com.au. Проверено 17 марта 2017 г.
- ^ Хаятт MC, Рассел Дж. А. (октябрь 1981 г.). «Влияние бета-бунгаротоксина и тайпоксина на сокращения дыхательных путей собак, вызванные стимуляцией нервов». Науки о жизни . 29 (17): 1755–9. дои : 10.1016/0024-3205(81)90185-5 . ПМИД 7300571 .
- ^ Jump up to: а б Харрис Дж. Б., Мальтин, Калифорния (май 1982 г.). «Миотоксическая активность сырого яда и основного нейротоксина тайпоксина австралийского тайпана Oxyuranus scutellatus» . Британский журнал фармакологии . 76 (1): 61–75. дои : 10.1111/j.1476-5381.1982.tb09191.x . ПМК 2068749 . ПМИД 7082907 .
- ^ Харрис Дж. Б., Макдонелл, Калифорния (1 января 1981 г.). «Активность нотексина фосфолипазы А2 и ее роль в повреждении мышц». Токсикон . 19 (3): 419–30. дои : 10.1016/0041-0101(81)90046-5 . ПМИД 7245222 .
- ^ Диксон Р.В., Харрис Дж.Б. (февраль 1999 г.). «Повреждение нервных окончаний бета-бунгаротоксином: его клиническое значение» . Американский журнал патологии . 154 (2): 447–55. дои : 10.1016/S0002-9440(10)65291-1 . ПМК 1850016 . ПМИД 10027403 .
- ^ 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): 517–26. doi : 10.1006/exnr.1999.7275 . ПМИД 10686073 . S2CID 6714210 .
- ^ Неко П., Россетто О., Хиль А., Монтекукко С., Гутьеррес Л.М. (апрель 2003 г.). «Тайпоксин индуцирует фрагментацию F-актина и усиливает высвобождение катехоламинов в хромаффинных клетках крупного рогатого скота». Журнал нейрохимии . 85 (2): 329–37. дои : 10.1046/j.1471-4159.2003.01682.x . ПМИД 12675909 . S2CID 8907229 .
- ^ Киркпатрик Л.Л., Мацук М.М., Доддс Д.С., Перин М.С. (июнь 2000 г.). «Биохимические взаимодействия нейрональных пентраксинов. Нейрональный рецептор пентраксина (NP) связывается с тайпоксином и ассоциированным с тайпоксином кальцийсвязывающим белком 49 через NP1 и NP2» . Журнал биологической химии . 275 (23): 17786–92. дои : 10.1074/jbc.M002254200 . ПМИД 10748068 .
- ^ Доддс, округ Колумбия, Омейс И.А., Кушман С.Дж., Хелмс Дж.А., Перин М.С. (август 1997 г.). «Нейрональный рецептор пентраксина, новый предполагаемый интегральный мембранный пентраксин, который взаимодействует с нейрональным пентраксином 1 и 2 и ассоциированным с тайпоксином кальций-связывающим белком 49» . Журнал биологической химии . 272 (34): 21488–94. дои : 10.1074/jbc.272.34.21488 . ПМИД 9261167 .
- ^ Лесли CC, Гелб М.Х. (2004). «Определение активности фосфолипазы А 2 ». Протоколы передачи сигналов . Методы молекулярной биологии. Том. 284. Методы Мол. Биол. стр. 229–42. дои : 10.1385/1-59259-816-1:229 . ISBN 1-59259-816-1 . ПМИД 15173620 .
- ^ Ригони М., Каччин П., Гшмайснер С., Костер Г., Постл А.Д., Россетто О. и др. (декабрь 2005 г.). «Эквивалентные эффекты змеиных нейротоксинов PLA2 и смесей лизофосфолипидов и жирных кислот». Наука . 310 (5754): 1678–80. Бибкод : 2005Sci...310.1678R . CiteSeerX 10.1.1.817.8280 . дои : 10.1126/science.1120640 . JSTOR 3842969 . ПМИД 16339444 . S2CID 39970648 .
- ^ Каччин П., Ригони М., Бишелье А., Россетто О., Монтекукко С. (ноябрь 2006 г.). «Обратимый скелетно-нервно-мышечный паралич, индуцированный различными лизофосфолипидами» . Письма ФЭБС . 580 (27): 6317–21. дои : 10.1016/j.febslet.2006.10.039 . ПМИД 17083939 . S2CID 38178998 .
- ^ Мегигиан А., Ригони М., Каччин П., Зордан М.А., Монтекукко С. (апрель 2007 г.). «Смесь лизолецитина и жирных кислот стимулирует, а затем блокирует высвобождение нейромедиаторов в нервно-мышечном соединении личинки Drosophila melanogaster». Письма по неврологии . 416 (1): 6–11. дои : 10.1016/j.neulet.2007.01.040 . ПМИД 17293048 . S2CID 7635663 .
- ^ Куруппу С., Чайсакул Дж., Смит А.И., Ходжсон В.К. (апрель 2014 г.). «Ингибирование пресинаптических нейротоксинов в яде тайпана сурамином». Исследования нейротоксичности . 25 (3): 305–10. дои : 10.1007/s12640-013-9426-z . ПМИД 24129771 . S2CID 16083544 .
