Тайпоксин - Taipoxin

Субъединица таипоксина α
Идентификаторы
ОрганизмOxyuranus scutellatus
Символ?
UniProtP00614
Субъединица таипоксина β1
Идентификаторы
ОрганизмOxyuranus scutellatus
Символ?
PDB3VC0
UniProtP00615
Субъединица таипоксина β2
Идентификаторы
ОрганизмOxyuranus scutellatus
Символ?
PDB3vbz
UniProtP0CG57
Субъединица тайпоксина γ
Идентификаторы
ОрганизмOxyuranus scutellatus
Символ?
UniProtP00616

Тайпоксин это мощный мио - и нейротоксин, который был изолирован от яд из прибрежный тайпан Oxyuranus scutellatus или также известный как обыкновенный тайпан.[1] Тайпоксин, как и многие другие пресинаптические нейротоксины, фосфолипаза А2 (PLA2) токсины, которые ингибируют / полностью блокируют высвобождение моторного трансмиттера ацетилхолина и приводят к смерти из-за паралича дыхательных мышц (асфиксия ).[2] На сегодняшний день это самый смертоносный нейротоксин, выделенный из любого змеиного яда.

В молекулярная масса гетеротримеров составляет около 46000 Далтон; содержащий 1: 1: 1 α, β и γ мономеров.[3] Средняя смертельная доза (LD50) для мышей составляет около 1-2 мкг / кг (подкожная инъекция ).[4][1]

История

Тайпоксин и другие PLA2 токсины произошли из пищеварительной PLA2 ферменты.[5] Яд все еще функционирует с почти идентичным мультидисульфидным мостиковым белком PLA.2 каркас, который вызывает гидролитический механизм фермент.[6] Однако считается, что в условиях строгой эволюции давление отбора в виде иммобилизации добычи и, следовательно, длительного кормления приводит к PLA.2 фермент теряет свою так называемую петлю поджелудочной железы и мутации связывания токсина с пресинаптическими мембранами концевых пластинок моторных нейронов.[7][8][9]

Структура

Тайпоксин - это тройной комплекс состоящий из трех субъединиц α, β и γ мономеров 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 ​​трех α-спиралей, Ca2+ сайт связывания и гидрофобный канал, с которым связываются ацильные цепи жирного ряда.[7]

Комплекс α и β состоит из 120 аминокислотные остатки которые сшиты 7 дисульфидные мостики. Альфа-субъединица очень проста (pH (I) > 10) и единственный, показывающий нейротоксичность. Β-комплекс нейтрален и может быть разделен на две изоформы. β1 и β2 взаимозаменяемы, но немного отличаются по аминокислотному составу. Γ-комплекс содержит 135 аминокислотных остатков, сшитых 8 дисульфидными мостиками. Он очень кислый из-за 4 остатки сиаловой кислоты, что может быть важно для формирования комплекса. Гамма-субъединица также, по-видимому, действует как защитник альфа-комплекса, предотвращая быстрое почечный клиренс или же протеолитическая деградация. Он также повышает специфичность мишени и может участвовать в связывании альфа-единицы.[10] Весь комплекс является слабокислым с pH (I) 5, но при более низком pH и / или высокой ионной силе субъединицы диссоциируют.

Так же, как НОАК2 фермент PLA2 токсин - это Са2+ зависит от гидролиза жирных ациловых сложноэфирных связей в sn-2 положении глицерин-фосфолипиды.[7] В зависимости от положения дисульфидных мостиков и длины С-концов эти PLA2 ферменты / PLA2 токсины делятся на три класса. Эти классы также указывают на токсичность PLA.2/ PLA2, как PLA2s из секрета поджелудочной железы, пчелиного яда или слабых ядов элапидных групп сгруппированы в класс I, тогда как PLA2s от более сильных ядов гадюки, вызывающих воспалительный экссудат, сгруппированы во II класс. Однако большинство змеиных ядов обладают более чем одним токсическим действием, например: цитотоксичность, миотоксичность, нейротоксичность, антикоагулянт деятельность и гипотензивный последствия.[11][12]

Процесс изоляции

Тайпоксин можно очистить от яда прибрежный тайпан к гель-фильтрационная хроматография.[1] Помимо тайпоксина, яд состоит из множества различных компонентов, ответственных за сложные симптомы.[13]

Механизм действия

Вначале считалось, что тайпоксин только нейротоксичен. Исследования показали увеличение высвобождения ацетилхолина, что указывает на пресинаптическую активность.[1] Дальнейшие эксперименты показали, что таипоксин подавлял ответы на электрические стимулы сильнее, чем реакция на дополнительно введенный ацетилхолин. Это привело к выводу, что тайпоксин обладает пре- и постсинаптическим действием. Помимо повышенного высвобождения ацетилхолина, он подавляет рециркуляцию пузырьков.[14] Более поздние исследования показали, что токсин имеет миотоксичный эффект тоже. Введение тайпоксина в задние конечности крыс приводит к отек формирование и дегенерация мышц.[15] Исследование также подтверждает выводы Фохлмана:[1] что α-субъединица дает PLA2 потенции, аналогичной действию нотексина.[16] Даже в этом случае полный потенциал сырого токсина достигается только за счет комбинации субъединиц α и γ.[15]

Подобный эксперимент[17] была сделана переориентация на нейронные соединения. Через 24 часа после инъекции иннервация была нарушена до такой степени, что невозможно было идентифицировать интактные аксоны. Это показало, что таипоксиноподобные токсины приводят к истощению передатчиков нервных окончаний и к дегенерации нервных окончаний и внутримышечных аксонов.[18] В хромаффинные клетки тайпоксин показал способность проникать в клетки через Са2+ независимые механизмы. Там это улучшилось катехоламин высвобождение в деполяризующих клетках путем разборки F-актина в цитоскелетном барьере. Это может привести к перераспределению пузырьков, способствуя немедленному доступу в субплазмалеммальную область.[19]

В ходе дополнительных исследований были обнаружены потенциальные партнеры по связыванию тайпоксина, что дало бы больше информации о том, как тайпоксин транспортируется к нервным окончаниям и внутримышечным аксонам.[20][21]

Токсичность

Токсичность тайпоксина или других PLA2 Токсины часто измеряются по их способности расщеплять фосфолипиды с короткой цепью или аналоги фосфолипидов.[22] Для тайпоксина PLA2 активность была установлена ​​на 0,4 ммоль / мин / мг, а константа привязки (K) тайпоксина будет равно: KТайпоксин = KА + KB + KC поскольку он состоит из 3 ферментных доменов / субъединиц.[6] Однако корреляции между PLA не было.2 активность и токсичность, поскольку фармакокинетика и свойства связывания с мембраной более важны. Более специфическое связывание с мембраной привело бы к накоплению тайпоксина в плазматических мембранах мотонейронов.[23][24][25]

Уход

Лечение выбора - это противоядие произведен CSL Ltd в 1956 г. в Австралии на основе иммунизированной плазмы лошади.[26] После укуса у большинства пациентов развивается системное отравление, клинические доказательства которого обычно появляются в течение двух часов. Этот эффект можно отсрочить, применив меры первой помощи, например иммобилизацию.[13] Дополнительно к нейротоксинам яд тайпана содержит антикоагулянты действие которого также подавляется противоядием.

Подобные токсины

Аналогичны таипоксину токсины с разными субъединицами доменов PLA:

Нотексин это мономер из Notechis scutatus яд β-бунгаротоксин гетеродимер из китайского полосатого крайта (Bungarus multicinctus ) яд, и текстилотоксин пентамер с востока Pseudonaja textilis яд.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Фохлман Дж, Икер Д., Карлсун Э., Теслефф С. (сентябрь 1976 г.). «Тайпоксин, чрезвычайно мощный пресинаптический нейротоксин из яда австралийской змеи тайпана (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. PMID  976268.
  2. ^ Сильва А., Ходжсон В. К., Исбистер Г. К. (октябрь 2016 г.). «Перекрестная нейтрализация нейротоксичности in vitro нейротоксинов и ядов азиатских и австралийских змей с помощью различных противоядий». Токсины. 8 (10): 302. Дои:10.3390 / токсины8100302. ЧВК  5086662. PMID  27763543.
  3. ^ Лаборатории Alomone: Тайпоксин (pdf)
  4. ^ Россетто О., Морбиато Л., Каччин П., Ригони М., Монтекукко С. (июнь 2006 г.). «Пресинаптические ферментные нейротоксины». Журнал нейрохимии. 97 (6): 1534–45. Дои:10.1111 / j.1471-4159.2006.03965.x. PMID  16805767.
  5. ^ Дэвидсон Ф.Ф., Деннис Э.А. (сентябрь 1990 г.). «Эволюционные отношения и последствия для регуляции фосфолипазы A2 от змеиного яда до секретируемых человеком форм». Журнал молекулярной эволюции. 31 (3): 228–38. Bibcode:1990JMolE..31..228D. Дои:10.1007 / BF02109500. PMID  2120459.
  6. ^ а б c Монтекукко К., Россетто О. (июнь 2008 г.). «О четвертичной структуре тайпоксина и текстилотоксина: преимущество множественности». Токсикон. 51 (8): 1560–2. Дои:10.1016 / j.toxicon.2008.03.020. PMID  18471843.
  7. ^ а б c Алапе-Хирон А., Перссон Б., Седерлунд Э., Флорес-Диас М., Гутьеррес Дж. М., Телестам М. и др. (Январь 1999 г.). «Ядовитые токсины Elapid: многочисленные рекруты древних каркасов». Европейский журнал биохимии. 259 (1–2): 225–34. Дои:10.1046 / j.1432-1327.1999.00021.x. PMID  9914497.
  8. ^ Кини Р.М. (1997). Яд фосфолипаза А2 Ферменты. Чичестер: Вайли. ISBN  978-0471961895.
  9. ^ Флетчер Дж. Э., Цзян М. С. (декабрь 1995 г.). «Пресинаптически действующие ферменты фосфолипазы A2 змеиного яда атакуют уникальные субстраты». Токсикон. 33 (12): 1565–76. Дои:10.1016/0041-0101(95)00108-5. PMID  8866614.
  10. ^ Фохлман Дж, Линд П., Икер Д. (декабрь 1977 г.). «Тайпоксин, чрезвычайно мощный пресинаптический нейротоксин змеиного яда. Выяснение первичной структуры кислой углеводсодержащей субъединицы тайпоксина, гомолога пропосфолипазы». Письма FEBS. 84 (2): 367–71. Дои:10.1016/0014-5793(77)80726-6. PMID  563806.
  11. ^ Ломонте Б., Тарковский А., Хэнсон Л.А. (ноябрь 1994 г.). «Широкая цитолитическая специфичность миотоксина II, лизин-49 фосфолипазы А2 яда змеи Bothrops asper». Токсикон. 32 (11): 1359–69. Дои:10.1016/0041-0101(94)90408-1. PMID  7886694.
  12. ^ Гутьеррес Дж. М., Ломонте Б. (ноябрь 1995 г.). «Миотоксины фосфолипазы А2 из ядов змей Bothrops». Токсикон. 33 (11): 1405–24. Дои:10.1016 / 0041-0101 (95) 00085-з. HDL:10669/29394. PMID  8744981.
  13. ^ а б «Тайпан Противоядие». www.csl.com.au. Получено 2017-03-17.
  14. ^ Hyatt MC, Рассел Дж. А. (октябрь 1981 г.). «Влияние бета-бунгаротоксина и тайпоксина на сокращение дыхательных путей собак, вызванное нервной стимуляцией». Науки о жизни. 29 (17): 1755–9. Дои:10.1016/0024-3205(81)90185-5. PMID  7300571.
  15. ^ а б Харрис Дж. Б., Малтин, Калифорния (май 1982 г.). «Миотоксическая активность неочищенного 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. ЧВК  2068749. PMID  7082907.
  16. ^ Харрис Дж. Б., Макдонелл, Калифорния (1 января 1981 г.). «Фосфолипазная активность нотексина и его роль в повреждении мышц». Токсикон. 19 (3): 419–30. Дои:10.1016/0041-0101(81)90046-5. PMID  7245222.
  17. ^ Диксон Р. У., 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. ЧВК  1850016. PMID  10027403.
  18. ^ Харрис Дж. Б., Грабб Б. Д., Малтин, Калифорния, Диксон Р. (февраль 2000 г.). «Нейротоксичность яда фосфолипаз А (2), нотексина и тайпоксина». Экспериментальная неврология. 161 (2): 517–26. Дои:10.1006 / exnr.1999.7275. PMID  10686073.
  19. ^ Неко П., Россетто О., Хиль А., Монтекукко С., Гутьеррес Л. М. (апрель 2003 г.). «Тайпоксин вызывает фрагментацию F-актина и увеличивает высвобождение катехоламинов в хромаффинных клетках крупного рогатого скота». Журнал нейрохимии. 85 (2): 329–37. Дои:10.1046 / j.1471-4159.2003.01682.x. PMID  12675909.
  20. ^ Киркпатрик Л.Л., Мацук М.М., Доддс, округ Колумбия, Перин М.С. (июнь 2000 г.). «Биохимические взаимодействия нейрональных пентраксинов. Нейрональный рецептор пентраксина (NP) связывается с тайпоксином и ассоциированным с тайпоксином кальций-связывающим белком 49 через NP1 и NP2». Журнал биологической химии. 275 (23): 17786–92. Дои:10.1074 / jbc.M002254200. PMID  10748068.
  21. ^ Доддс, округ Колумбия, Омейс И.А., Кушман С.Дж., Хелмс Д.А., Перин М.С. (август 1997 г.). «Нейрональный рецептор пентраксина, новый предполагаемый интегральный мембранный пентраксин, который взаимодействует с нейрональным пентраксином 1 и 2 и кальций-связывающим белком, связанным с тайпоксином 49». Журнал биологической химии. 272 (34): 21488–94. Дои:10.1074 / jbc.272.34.21488. PMID  9261167.
  22. ^ Лесли CC, Гелб MH (2004). «Анализ активности фосфолипазы А2». Методы молекулярной биологии. Методы Мол. Биол. 284: 229–42. Дои:10.1385/1-59259-816-1:229. ISBN  1-59259-816-1. PMID  15173620.
  23. ^ Rigoni M, Caccin P, Gschmeissner S, Koster G, Postle AD, Rossetto O и др. (Декабрь 2005 г.). «Эквивалентные эффекты нейротоксинов змеи PLA2 и смесей лизофосфолипидов и жирных кислот». Наука. 310 (5754): 1678–80. Bibcode:2005Научный ... 310.1678R. CiteSeerX  10.1.1.817.8280. Дои:10.1126 / наука.1120640. JSTOR  3842969. PMID  16339444.
  24. ^ Caccin P, Rigoni M, Bisceglie A, Rossetto O, Montecucco C (ноябрь 2006 г.). «Обратимый скелетный нервно-мышечный паралич, вызванный различными лизофосфолипидами». Письма FEBS. 580 (27): 6317–21. Дои:10.1016 / j.febslet.2006.10.039. PMID  17083939.
  25. ^ Мегигиан А., Ригони М., Каччин П., Зордан М.А., Монтекукко С. (апрель 2007 г.). «Смесь лизолецитин / жирная кислота стимулирует, а затем блокирует высвобождение нейромедиаторов в нервно-мышечном соединении личинок Drosophila melanogaster». Письма о неврологии. 416 (1): 6–11. Дои:10.1016 / j.neulet.2007.01.040. PMID  17293048.
  26. ^ 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. PMID  24129771.