Хувентоксин

Хувентоксины (HWTX) — это группа нейротоксичных пептидов , обнаруженных в яде китайского паука-птицееда Haplopelma schmidti . Ранее этот вид был известен как Haplopelma huwenum , Ornithoctonus huwena и Selenocosmia huwena . ^[1] Хотя среди некоторых из этих токсинов можно обнаружить структурное сходство, HWTX как группа обладают высоким функциональным разнообразием.

Хувентоксины — это нейротоксичные пептиды, вырабатываемые китайским пауком-птицеедом Haplopelma schmidti . ^[2]

Яд H. schmidti содержит большое количество нейротоксинов, которые парализуют добычу паука. На данный момент охарактеризованы и исследованы 14 выделенных в первую очередь нейротоксичных пептидных компонентов. Далее описываются два подсемейства HWTX: те, которые нацелены на потенциалзависимые кальциевые каналы , и те, которые нацелены на потенциалзависимые натриевые каналы .

HWTX-I является наиболее распространенным токсичным компонентом в яде H. schmidti . Он ингибирует пресинаптические каналы N-типа Ca ²⁺ .

Молекулярная масса HWTX-I составляет 3750 Да. Токсин состоит из 33 остатков, включая шесть цистеинов , которые образуют три дисульфидные связи . ^{[3] [4]} Они были обозначены как Cys2-Cys17, Cys9-Cys22 и Cys16-Cys29 и скрыты внутри молекулы. ^[5] Молекула принимает компактную структуру, состоящую из небольшого трехцепочечного антипараллельного бета-слоя и пяти бета- поворотов . Было обнаружено, что структура содержит мотив ингибиторного цистинового узла (ICK). Для формирования этого мотива необходимы три дисульфидных мостика. Два из них создают петлю, через которую проходит третий дисульфидный мостик. ^{[4] [6] [7]} Структура HWTX-I очень стабильна, элементы вторичной структуры существенно не изменяются при различных условиях pH или после нагревания. ^[8]

HWTX-I селективно ингибирует каналы HVA N-типа . ^[9] Недавнее исследование показало, что HWTX-I также ингибирует каналы Na ^{+ . [10]}

У мышей внутрибрюшинная LD ₅₀ HWTX-I составляет 0,70 мг/кг, интрацистернальная LD ₅₀ была определена как 9,40 мкг/кг. Нейротоксические симптомы после внутрибрюшинной инъекции включали удушье, возбуждение, спастический паралич задней конечности и асинергию. ^{[3] [11]}

HWTX-I является потенциальным новым анальгезирующим фармацевтическим препаратом. ^[12] Эпидуральное введение HWTX-I крысам с хронической невропатической болью блокировало тепловую гипералгезию и механическую аллодинию в травмированной задней лапе крыс, что указывает на то, что эпидурально вводимый HWTX-I может облегчить невропатическую боль. ^[13] Цитозольная перегрузка Ca ²⁺ является одним из основных факторов активации воспалительных клеток, поэтому блокаторы каналов Ca ²⁺ могут играть потенциальную роль в качестве противовоспалительного препарата. HWTX-I может облегчить боль в воспаленных суставах и в некоторой степени устранить артроцеле. В модели ревматоидного артрита у крыс HWTX-I способен снижать концентрацию фактора некроза опухоли α (TNF-α) в сыворотке и снижать уровень экспрессии мРНК интерлейкина 1β (IL-1β) и интерлейкина 6 (IL-6). ^[14]

HWTX-X — самый маленький пептид среди выделенных на сегодняшний день хувентоксинов.

HWTX-X имеет молекулярную массу 2931 Да. Он состоит из 28 аминокислотных остатков, включая шесть остатков цистеина, образующих три дисульфидных мостика. Как и большинство хувентоксинов, он принимает мотив ICK. ^{[15] HWTX-X показывает небольшую гомологию с другими хувентоксинами, однако он может вызывать обратимую блокаду каналов Ca 2+} N-типа в клетках дорсальных корешков крыс в условиях зажима напряжения всей клетки . Он показывает более 50% гомологии с токсином Ptu1 из клопа-хищнеца Peirates turpis и ω- конотоксином SVIA из Conus striatus , двумя блокаторами Ca ²⁺ N-типа . ^[16]

HWTX-X обладает селективностью к изоформам каналов Ca2 ⁺ N-типа по сравнению с ω-конотоксинами GVIA и MVIIA.

HWTX-X специфически блокирует GVIA-чувствительные, N-типа Ca ²⁺ каналы в клетках спинномозговых ганглиев крысы. Он не блокирует L-типа Ca ²⁺ каналы. Хотя структурно он похож на ω-конотоксины, которые блокируют ответную реакцию на электрическую стимуляцию нерва, HWTX-X не влияет на ответную реакцию семявыносящего протока крысы . ^[15]

HWTX-II — инсектицидный пептид, структурно необычный по сравнению с другими HWTX, поскольку в нем отсутствует типичный мотив ICK.

HWTX-II состоит из 37 аминокислотных остатков, включая шесть цистеинов, участвующих в трех дисульфидных мостиках. ^[17] Дисульфидная связь HWTX-II была обозначена как Cys4-Cys18, Cys8-Cys29 и Cys23-Cys34, образуя 1-3,2-5 и 4-6 дисульфидную связь. ^[18] Трехмерная структура HWTX II содержит два бета-поворота (Cys4-Ser7 и Lys24-Trp27) и двухцепочечный антипараллельный бета-слой (Tryp27-Cys29 и Cys34-Lys36).

HWTX-II способен обратимо парализовать тараканов на несколько часов, при этом медианная нокдаун-доза ED ₅₀ составляет 127 ± 54 мкг/г. ^[19] HWTX-II блокирует нервно-мышечную передачу в изолированном препарате нервной диафрагмы мыши и действует кооперативно, потенцируя активность HWTX I. ^[18]

Токсин может парализовать тараканов.

HWTX-III является селективным ингибитором потенциалзависимых Na ⁺ каналов насекомых. Он имеет естественный мутант под названием HWTX-IIIa, последовательность которого представляет собой только укороченный остаток триптофана (Trp33) с C-конца HWTX-III ^[20] Этот мутант не имеет тех же эффектов, что и HWTX-III, что позволяет предположить, что Trp33 является важным остатком, связанным с биологической функцией HWTX-III.

HWTX III содержит 33 остатка, включая шесть остатков цистеина, которые образуют три дисульфидных мостика. Имеет молекулярную массу 3853 Да. ^[20]

HWTX-III ингибирует потенциалзависимые Na ⁺ -каналы на дорсальных непарных срединных (DUM) нейронах (концентрация токсина при полумаксимальном ингибировании (IC50) ≈1,106 мкмоль/л) аналогично тетродотоксину (TTX). HWTX-III не влияет на кинетику активации и инактивации.

HWTX-III не показал никакого эффекта на кинетику активации и инактивации нейронов насекомых VGSCs, а также не изменил ионную селективность каналов. Однако он может обратимо парализовать тараканов, подавляя амплитуду токов Na ⁺ на нейронах DUM тараканов. ^[21] HWTX-III способен усиливать реакции гладких мышц , вызванные нервной стимуляцией изолированного семявыносящего протока крысы. ^[20]

HWTX-IV является ингибитором чувствительных к тетродотоксину (ТТХ) потенциалзависимых Na ⁺ -каналов.

HWTX-IV состоит из 35 аминокислотных остатков с тремя дисульфидными мостиками, принадлежащими к структурному семейству мотивов ICK. Его молекулярная масса составляет 4108 Да. C-концевая карбоксильная группа этого токсина амидирована. Дисульфидная связь HWTX-IV — это Cys-2–Cys-17, Cys-9–Cys-24 и Cys-16–Cys-31, принимающая дисульфидную структуру 1–4, 2–5, 3–6.

HWTX-IV специфически блокирует нейронные TTX-чувствительные потенциалзависимые Na ⁺ -каналы в нейронах спинномозговых ганглиев взрослых крыс, не оказывая при этом никакого влияния на TTX-устойчивые потенциалзависимые Na ⁺ -каналы. HWTX-IV ингибирует эти каналы, связываясь с рецепторным участком 4 и захватывая датчик напряжения домена II в закрытой конфигурации. HWTX-IV является модификатором стробирования, который, вероятно, функционально ведет себя как простой ингибитор канала. Очевидное поведение типа модификатора стробирования наблюдалось только в маловероятных условиях: экстремальные деполяризации или очень длительные сильные деполяризации. ^[22]

Эксперименты показали, что HWTX-IV значительно повышает болевой порог у крыс. Поскольку HWTX-IV избирательно блокирует чувствительные к ТТХ потенциалзависимые Na+-каналы (которые участвуют в путях боли ), есть надежда, что его можно будет применять в терапии боли. HWTX-IV в высоких дозах не вызывал никаких эффектов у тараканов. Он также не нацелен на VGSC в сердечной или скелетной мышце как амфибий, так и млекопитающих. ^[23]

HWTX-VII и HWTX-VIII — инсектицидные пептиды с аминокислотной последовательностью и биологической активностью, аналогичными HWTX-II.

HWTX-VII и HWTX-VIII состоят из 35 и 36 аминокислотных остатков соответственно, оба включают шесть цистеинов. Они могут принять схожую структурную структуру и тот же шаблон дисульфидного мостика, что и HWTX-II. ^[24]

Оба препарата HWTX-VII и HWTX-VIII блокируют нервно-мышечную передачу в изолированном препарате мыши диафрагмальный нерв - диафрагма и действуют совместно с HWTX-I.

Оба токсина парализуют саранчу и убивают мышей посредством интрацеребровентрикулярной инъекции.

• Конотоксин
• Паучий токсин