Тайпоксин
Субъединица тайпоксина α
Идентификаторы
ОрганизмОксиуранус щитковый
Символ?
UniProtР00614
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро
Субъединица тайпоксина β1
Идентификаторы
ОрганизмОксиуранус щитковый
Символ?
ПДБ3ВК0
UniProtP00615
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро
Субъединица тайпоксина β2
Идентификаторы
ОрганизмОксиуранус щитковый
Символ?
ПДБ3vbz
UniProtP0CG57
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро
Субъединица тайпоксина γ
Идентификаторы
ОрганизмОксиуранус щитковый
Символ?
UniProtP00616
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Тайпоксин — это мощный мио- и нейротоксин , который был выделен из яда прибрежного тайпана Oxyuranus scutellatus или также известного как обыкновенный тайпан. [1] Тайпоксин, как и многие другие пресинаптические нейротоксины, являются токсинами фосфолипазы A 2 (PLA 2 ), которые ингибируют/полностью блокируют высвобождение двигательного трансмиттера ацетилхолина и приводят к смерти из-за паралича дыхательных мышц ( асфиксии ). [2] Это самый смертельный нейротоксин, выделенный из любого змеиного яда на сегодняшний день.

Молекулярная масса гетеротримера составляет около 46 000 дальтон ; он содержит 1:1:1 α, β и γ мономеров. [3] Медианная летальная доза ( LD50 ) для мышей составляет около 1–2 мкг/кг ( подкожная инъекция ). [4] [1]

История

Тайпоксин и другие токсины PLA 2 произошли от пищеварительных ферментов PLA 2. [5] Яд по-прежнему функционирует с почти идентичным многодисульфидным мостиковым белком PLA 2 , который обуславливает гидролитический механизм фермента . [ 6] Однако считается, что под строгим давлением эволюционного отбора, связанным с иммобилизацией добычи и, следовательно, с длительным кормлением, фермент PLA 2 теряет свою так называемую панкреатическую петлю и мутации для связывания токсина с пресинаптическими мембранами концевых пластинок двигательных нейронов. [7] [8] [9]

Структура

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 всей структуре, и вместе трехмерные структуры этих трех мономеров образуют общее ядро ​​из трех α-спиралей, сайт связывания Ca2 + и гидрофобный канал, с которым связываются жирные ацильные цепи. [7]

Комплекс α и β состоит из 120 аминокислотных остатков , которые сшиты 7 дисульфидными мостиками . Альфа-субъединица очень основная ( pH(I) >10) и единственная, которая проявляет 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, которые сшиты 8 дисульфидными мостиками. Он очень кислый из-за 4 остатков сиаловой кислоты , которые могут быть важны для образования комплекса. Гамма-субъединица также, по-видимому, функционирует как протектор альфа-комплекса, предотвращая быстрый почечный клиренс или протеолитическую деградацию . Она также повышает специфичность к мишени и может быть вовлечена в связывание альфа-единицы. [10] Весь комплекс является слегка кислым с pH(I) 5, но при более низком pH и/или высокой ионной силе субъединицы диссоциируют.

Так же, как и фермент PLA 2 , токсин PLA 2 зависит от Ca 2+ для гидролиза жирных ацильных эфирных связей в положении sn-2 глицерин-фосфолипидов . [7] В зависимости от положения дисульфидных мостиков и длины C-концов 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 панкреатических секретов, пчелиного яда или слабых ядов аспид сгруппированы в класс I, тогда как PLA 2 из более сильных ядов гадюк, вызывающих воспалительный экссудат, сгруппированы в класс II. Однако большинство змеиных ядов способны оказывать более чем одно токсическое действие, такое как цитотоксичность , миотоксичность, нейротоксичность , антикоагулянтная активность и гипотензивное действие. [11] [12]

Процесс изоляции

Тайпоксин можно очистить из яда прибрежного тайпана с помощью гель-фильтрационной хроматографии . [1] Помимо тайпоксина, яд состоит из множества различных компонентов, ответственных за сложные симптомы. [13]

Механизм действия

В начале считалось, что тайпоксин только нейротоксичен. Исследования показали увеличение высвобождения ацетилхолина, что указывает на пресинаптическую активность. [1] Дальнейшие эксперименты показали, что тайпоксин подавляет реакции на электрические стимулы больше, чем реакцию на дополнительно введенный ацетилхолин. Это привело к выводу, что тайпоксин оказывает пре- и постсинаптическое действие. В дополнение к повышенному высвобождению ацетилхолина он подавляет везикулярную рециркуляцию. [14] Более поздние исследования показали, что токсин также оказывает миотоксическое действие. Инъекция тайпоксина в задние конечности крыс приводит к образованию отеков и дегенерации мышц. [15] Исследование также подтверждает выводы Фохлмана [1] о том, что субъединица α обеспечивает эффективность PLA 2 , которая аналогична эффективности нотексина. [16] Тем не менее, полный потенциал сырого токсина достигается только при сочетании субъединиц α и γ. [15]

Похожий эксперимент [17] был проведен с переориентацией на нейронные соединения. Через 24 часа после инъекции иннервация была нарушена до такой степени, что невозможно было идентифицировать неповрежденные аксоны. Это показало, что токсины, подобные тайпоксину, приводят к истощению трансмиттеров в нервных окончаниях и вызывают дегенерацию нервных окончаний и внутримышечных аксонов. [18] В хромаффинных клетках тайпоксин продемонстрировал способность проникать в клетки через независимые от Ca 2+ механизмы. Там он усиливал высвобождение катехоламинов в деполяризующихся клетках, разбирая F-актин в цитоскелетном барьере. Это могло привести к перераспределению везикул, способствующему немедленному доступу в субплазмалеммальную область. [19]

Дополнительные исследования выявили потенциальных партнеров 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 токсинов PLA 2 часто измеряется по их способности разрезать короткие цепи фосфолипидов или фосфолипидов-аналогов. [22] Для тайпоксина активность PLA 2 была установлена ​​на уровне 0,4 ммоль/мин/мг, а константа связывания (K) тайпоксина будет равна: K тайпоксина = K A + K B + K C , поскольку он состоит из 3 ферментативных доменов/субъединиц. [6] Однако не было установлено никакой корреляции между активностью PLA 2 и токсичностью, поскольку фармакокинетика и свойства связывания с мембраной более важны. Более специфическое связывание с мембраной приведет к накоплению тайпоксина в плазматических мембранах двигательных нейронов. [23] [24] [25]

Уход

Лечение выбора — противоядие, произведенное 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 подавляется противоядием.

Похожие токсины

Аналогичными тайпоксину являются токсины с различными субъединицами доменов PLA:

Нотексин — мономер из яда Notechis scutatus , β-бунгаротоксин — гетеродимер из яда китайского полосатого крайта ( Bungarus multicinctus ), а текстилотоксин — пентамер из яда восточного Pseudonaja textilis .

Ссылки

  1. ^ abcde Fohlman J, Eaker D, Karlsoon E, Thesleff S (сентябрь 1976 г.). «Тайпоксин, чрезвычайно мощный пресинаптический нейротоксин из яда австралийской змеи тайпана (Oxyuranus s. scutellatus). Выделение, характеристика, четвертичная структура и фармакологические свойства». European Journal of Biochemistry . 68 (2): 457– 69. doi : 10.1111/j.1432-1033.1976.tb10833.x . PMID  976268.
  2. ^ Silva A, Hodgson WC, Isbister GK (октябрь 2016 г.). «Перекрестная нейтрализация нейротоксичности нейротоксинов и ядов азиатских и австралийских змей in vitro различными противоядиями». Токсины . 8 (10): 302. doi : 10.3390/toxins8100302 . PMC 5086662. PMID  27763543 . 
  3. ^ Лаборатории Аломона: Тайпоксин (pdf)
  4. ^ Rossetto O, Morbiato L, Caccin P, Rigoni M, Montecucco C (июнь 2006 г.). «Пресинаптические ферментативные нейротоксины». Журнал нейрохимии . 97 (6): 1534– 45. doi : 10.1111/j.1471-4159.2006.03965.x . PMID  16805767. S2CID  22678139.
  5. ^ Дэвидсон ФФ, Деннис ЕА (сентябрь 1990 г.). «Эволюционные связи и последствия для регуляции фосфолипазы А2 от яда змеи до секретируемых человеком форм». Журнал молекулярной эволюции . 31 (3): 228–38 . Bibcode : 1990JMolE..31..228D. doi : 10.1007/BF02109500. PMID  2120459. S2CID  6203372.
  6. ^ abc Montecucco C, Rossetto O (июнь 2008 г.). «О четвертичной структуре тайпоксина и текстилотоксина: преимущество множественности». Toxicon . 51 (8): 1560– 2. doi :10.1016/j.toxicon.2008.03.020. PMID  18471843.
  7. ^ abc Алапе-Хирон А, Перссон Б, Седерлунд Э, Флорес-Диас М, Гутьеррес ХМ, Телестам М и др. (январь 1999 г.). «Токсины яда элапид: многократное пополнение древних лесов». Европейский журнал биохимии . 259 ( 1–2 ): 225–34 . doi : 10.1046/j.1432-1327.1999.00021.x . PMID  9914497. S2CID  2136068.
  8. ^ Kini RM (1997). Ферменты фосфолипазы яда A 2. Чичестер : Wiley. ISBN 978-0471961895.
  9. ^ Fletcher JE, Jiang MS (декабрь 1995 г.). «Пресинаптически действующие ферменты фосфолипазы A2 змеиного яда атакуют уникальные субстраты». Toxicon . 33 (12): 1565–76 . doi :10.1016/0041-0101(95)00108-5. PMID  8866614.
  10. ^ Fohlman J, Lind P, Eaker D (декабрь 1977 г.). «Тайпоксин, чрезвычайно мощный пресинаптический нейротоксин змеиного яда. Выяснение первичной структуры кислой углеводсодержащей субъединицы тайпоксина, гомолога профосфолипазы». FEBS Letters . 84 (2): 367– 71. doi : 10.1016/0014-5793(77)80726-6 . PMID  563806.
  11. ^ Lomonte B, Tarkowski A, Hanson LA (ноябрь 1994 г.). «Широкая цитолитическая специфичность миотоксина II, лизин-49 фосфолипазы A2 яда змеи Bothrops asper». Toxicon . 32 (11): 1359– 69. doi :10.1016/0041-0101(94)90408-1. PMID  7886694.
  12. ^ Gutiérrez JM, Lomonte B (ноябрь 1995 г.). "Миотоксины фосфолипазы A2 из ядов змей Bothrops". Toxicon . 33 (11): 1405– 24. doi :10.1016/0041-0101(95)00085-z. hdl : 10669/29394 . PMID  8744981.
  13. ^ ab "Taipan Antivenom". www.csl.com.au . Получено 2017-03-17 .
  14. ^ Hyatt MC, Russell JA (октябрь 1981 г.). «Влияние бета-бунгаротоксина и тайпоксина на сокращения дыхательных путей собак, вызванные стимуляцией нервов». Life Sciences . 29 (17): 1755– 9. doi :10.1016/0024-3205(81)90185-5. PMID  7300571.
  15. ^ ab Harris JB, Maltin CA (май 1982). «Миотоксическая активность сырого яда и основного нейротоксина, тайпоксина, австралийского тайпана, Oxyuranus scutellatus». British Journal of Pharmacology . 76 (1): 61– 75. doi :10.1111/j.1476-5381.1982.tb09191.x. PMC 2068749. PMID  7082907 . 
  16. ^ Harris JB, MacDonell CA (1981-01-01). "Активность фосфолипазы A2 нотексина и ее роль в повреждении мышц". Toxicon . 19 (3): 419– 30. doi :10.1016/0041-0101(81)90046-5. PMID  7245222.
  17. ^ Dixon RW, Harris JB (февраль 1999). «Повреждение нервных окончаний бета-бунгаротоксином: его клиническое значение». The American Journal of Pathology . 154 (2): 447–55 . doi :10.1016 / S0002-9440(10)65291-1. PMC 1850016. PMID  10027403. 
  18. ^ Harris JB, Grubb BD, Maltin CA, Dixon R (февраль 2000 г.). «Нейротоксичность фосфолипаз A(2) яда, нотексина и тайпоксина». Experimental Neurology . 161 (2): 517–26 . doi :10.1006/exnr.1999.7275. PMID  10686073. S2CID  6714210.
  19. ^ Neco P, Rossetto O, Gil A, Montecucco C, Gutiérrez LM (апрель 2003 г.). «Тайпоксин индуцирует фрагментацию F-актина и усиливает высвобождение катехоламинов в хромаффинных клетках быка». Journal of Neurochemistry . 85 (2): 329– 37. doi :10.1046/j.1471-4159.2003.01682.x. PMID  12675909. S2CID  8907229.
  20. ^ Kirkpatrick LL, Matzuk MM, Dodds DC, Perin MS (июнь 2000 г.). «Биохимические взаимодействия нейрональных пентраксинов. Рецептор нейронального пентраксина (NP) связывается с тайпоксином и ассоциированным с тайпоксином кальций-связывающим белком 49 через NP1 и NP2». Журнал биологической химии . 275 (23): 17786– 92. doi : 10.1074/jbc.M002254200 . PMID  10748068.
  21. ^ Dodds DC, Omeis IA, Cushman SJ, Helms JA, Perin MS (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. doi : 10.1074/jbc.272.34.21488 . PMID  9261167.
  22. ^ Leslie CC, Gelb MH (2004). "Assaying Phospholipase A 2 Activity". Протоколы передачи сигнала . Методы в молекулярной биологии. Т. 284. Методы Mol. Biol. С.  229– 42. doi :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». Science . 310 (5754): 1678– 80. Bibcode :2005Sci...310.1678R. CiteSeerX 10.1.1.817.8280 . doi :10.1126/science.1120640. JSTOR  3842969. PMID  16339444. S2CID  39970648. 
  24. ^ Caccin P, Rigoni M, Bisceglie A, Rossetto O, Montecucco C (ноябрь 2006 г.). «Обратимый скелетный нервно-мышечный паралич, вызванный различными лизофосфолипидами». FEBS Letters . 580 (27): 6317– 21. doi : 10.1016/j.febslet.2006.10.039 . PMID  17083939. S2CID  38178998.
  25. ^ Megighian A, Rigoni M, Caccin P, Zordan MA, Montecucco C (апрель 2007 г.). «Смесь лизолецитина и жирных кислот стимулирует, а затем блокирует высвобождение нейротрансмиттера в личиночном нервно-мышечном соединении Drosophila melanogaster». Neuroscience Letters . 416 (1): 6– 11. doi :10.1016/j.neulet.2007.01.040. PMID  17293048. S2CID  7635663.
  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. doi :10.1007/s12640-013-9426-z. PMID  24129771. S2CID  16083544.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Тайпоксин&oldid=1246765485"