Delta atrakotoksin - Delta atracotoxin

Delta Atrakotoksin
ACTX örümcek toksini 1QDP.png
Delta-atrakotoksin-Ar1'in (robustoxin) 3 boyutlu çubuk modeli
Tanımlayıcılar
SembolAtrakotoksin
PfamPF05353
InterProIPR008017
SCOP21qdp / Dürbün / SUPFAM
OPM üst ailesi112
OPM proteini1vtx

Delta atrakotoksin (δ-ACTX-Ar1, robustoxinveya robustotoksin) düşükmoleküler ağırlık nörotoksik polipeptid bulundu zehir of Sydney huni-ağ örümceği (Atrax robustus).

Delta atrakotoksin potansiyel olarak ölümcül üretir nörotoksik semptomlar primatlar inaktivasyonunu yavaşlatarak sodyum iyon kanalları otonom ve motorda nöronlar. Örümceklerin niyetinde böcek av, toksin aynı aktiviteyi uygular potasyum ve kalsiyum iyon kanalları.[1]

Atrakotoksinin yapısı bir çekirdek içerir beta bölgesi Birlikte sistin düğümü motif, diğer nörotoksik polipeptitlerde görülen bir özellik.[1][2]

Tarih

1927'den beri kayıtları tutulmaktadır. Envenomations Sydney huni-ağ örümceğine göre insan sayısı ve tıp literatüründe 1927 ve 1981 yılları arasında 14 ölüm bildirilmiştir. panzehir kullanılabilir hale geldi. Örümceğin cinsiyetinin belirlendiği her durumda, bir erkek örümceğin ısırmasından sonra ölüm meydana geldi.[3]

Yapısı

Delta atrakotoksin, C kimyasal formülü ile 42 kalıntılı bir peptid toksinidir.206H313N59Ö59S9.[4] Delta atrakotoksinin amino asit dizisi, pozisyon 14–16 arasında üç ardışık sistein kalıntısı içermesi nedeniyle sıra dışıdır. Delta atrakotoksinin amino asit dizisi şöyledir:

CAKKRNWCGK NEDCCCPMKC IYAWYNQQGS CQTTITGLFK KC

Cys1 ve Cys15, Cys8 ve Cys20, Cys14 ve Cys31 ve Cys16 ve Cys42 arasında sistein köprüleri mevcuttur.

Yapı, küçük bir üç telli beta sayfası bir disülfid düğümü ile stabilize edilmiş, ardından üç klasik veya ters y-dönüşü içeren bir C-terminal uzantısı. Disülfür düğümü, iki disülfür bağından (1-15 ve 8-20) ve bağlantı omurgasından oluşan bir halkadır; disülfür bağı (14-31) geçer. Sayfa arası bazında tanımlanan β sayfası hidrojen bağları, 6-8 (iplik I), 19-21 (iplik II) ve 29-32 (iplik III) kalıntılarından oluşur ve topolojisi + 2x, -1'dir. İplikler I ve III arasındaki iki hidrojen bağı (bir amidi yavaşça değiş tokuş eden bir amid protonuna sahiptir) bozulur (NH - CO mesafesi 2,5 ve 3,0 A arasında). İplikler II ve III arasında dört hidrojen bağı vardır (hepsinde karşılık gelen yavaşça değişen amid protonları vardır), üçü yapıların çoğunda ve yapıların yarısında bir bulunur. İlki iyi tanımlanmamıştır ve ya tip II ß dönüşü (Lys3-Asn6) ya da Arg5 merkezli bir y dönüşüdür. Zincir ters çevirme II, Gly9'da ortalanmış bir y dönüşüdür. Zincir ters çevirme III, ya tip I ß-dönüşü (Asnn-Cys14) ya da Asn11 merkezli bir ters y-dönüşü olması nedeniyle iyi tanımlanmamıştır. Zincir tersine çevirme IV (Cys15-Met18), bir hidrojen bağı ile stabilize edilmez, ancak Cys16 ve Pro17 arasında bir cis peptit bağına sahiptir ve bir Via dönüş tipine benzer. Beşinci zincir ters çevrilmesi, bir i2 döngüsü için kriterleri karşılayan 22-28 kalıntıları bölgesinde meydana gelir. Cys16-Cys42 disülfür bağı ile stabilize edilen C-terminal uzantısı, sırasıyla Thr33 merkezli bir ters dönüş, Ile35 merkezli klasik bir dönüş ve ortalanmış bir ters dönüş olan üç y-dönüşü VI-VIII'den oluşur. Phe39'da. Y dönüşü hidrojen bağlarının üçü de yavaşça amid protonları değiştirir (diğer dönüşler için durum böyle olmasa da). Herhangi bir ikincil yapı elemanında mutabakat hidrojen bağları tarafından açıklanmayan yavaş değiş tokuş yapan tek amid protonu, Gly37'ninkidir (yapılardan birinde Thr34'e hidrojen bağlanır). Cys1-Cys15 ve Cys8-Cys20 disülfür bağlarının konformasyonları iyidir. sırasıyla tanımlanmış ve negatif ve pozitif Xss var; diğer iki bağın daha düşük mertebeden parametreleri vardır. RBX'in hidrofobik çekirdeği, esasen disülfid düğüm sistin kalıntıları ve gömülü Met18'den oluşan sınırlıdır. Bununla birlikte, 22-28 döngüsü bir apolar kalıntı, Ala23 ve üç aromatik, Tyr22, Trp24 ve Tyr25 içerir ve N-terminalinde Ile21 ve C-terminalinin yakınında Trp7 ile çevrilidir, bu nedenle bu bölge, molekül üzerindeki kutupsal yüzey. RBX, yalnızca Glu12 ve Asp13 ile dengelenen bir Arg (sıra konumu 5) ve altı Lys (3, 4, 10, 19, 40 ve 41) kalıntısı ile yüksek oranda pozitif yüklüdür. Bu yüklü kalıntılar yüzeyde üç yama oluşturur. A Yaması, pozitif yüklü kalıntılar 3, 4 ve 5, kalıntı 10, 12, 13'ün B yamasından ve N-terminalinden (Lys10 ve Glu12 ile Asp13 ve N-terminali arasındaki olası tuz köprüleri dahil) ve C yamasından oluşur. 19, 40, 41 ve C-terminali.[2]

Hareket mekanizması

Mekanizma

Delta atrakotoksin, huni-ağ örümceği zehirlenmesinin ardından görülen potansiyel olarak ölümcül zehirlenme sendromundan sorumludur. d-Atrakotoksinler, kendiliğinden, tekrarlayan ateşlemeyi ve aksiyon potansiyalleri sürekli asetilkolin ile sonuçlanır nörotransmiter somatik ve otonomik sinir uçlarından salınım. Bu, daha yavaş voltaj kapılı sodyum kanalı inaktivasyonuna ve aktivasyonun voltaj bağımlılığında hiperpolarize bir kaymaya yol açacaktır. Bu etki, akrep a-toksinleri ve deniz anemon toksinlerine benzer, ancak aynı olmayan bir tarzda nörotoksin reseptör bölgesi-3'e voltaja bağlı bağlanmadan kaynaklanmaktadır. deniz anemon ve akrep toksinler, yüklü (özellikle katyonik) ve hidrofobik yan zincirlerin kombinasyonları, sodyum kanalı üzerindeki reseptör sitelerine (bölge 3) bağlanmak için önemlidir. Bu nedenle, aynısının delta atrakotoksin ve versutoksin (delta atrakotoksinin yakın bir homologu) için geçerli olduğunu bulmak şaşırtıcı olmayacaktır. Delta atrakotoksin, yüzeyinde üç farklı yüklü yama ve ayrıca 22-28 döngüsünde ortalanmış polar olmayan bir bölge sunar. Bu yapısal özelliklerin her ikisi de voltaj kapılı sodyum kanalına bağlanmasında bir rol oynayabilir, ancak sodyum kanalı ile etkileşim için hangi kalıntıların önemli olduğunun tanımlanmasında daha ileri çalışmalar gereklidir, böylece bağlanma sahasından makul bir model oluşturulabilir.[2]

Sentetik d-ACTX'in etki mekanizması

Sentetik toksinin mevcudiyeti, bilim adamlarının toksinin biyolojik aktivitesini daha fazla keşfetmelerine olanak tanıdı ve bu da, d-ACTX-Ar1a'nın tekrarlayan ateşlemeye ve aksiyon potansiyelinin uzamasına neden olduğu gözlemiyle sonuçlandı. Bu eylemler, envenomasyonu takiben görülen klinik semptomların temelini oluşturur ve ayrıca bu güçlü nörotoksinin voltaj kapılı sodyum kanalları üzerindeki aktivitesinin moleküler temelinin anlaşılmasına katkıda bulunur.

Dorsal kök ganglion (DRG) nöronlarında voltaj-kıskaç koşulları altında, sentetik toksinin sodyum akımları üzerindeki etkilerinin, daha önce doğal toksin için bildirilenlerden önemli ölçüde farklı olmadığı bulunmuştur. Ne doğal ne de sentetik d-ACTX-Ar1a, TTX'e dirençli sodyum akımları üzerinde herhangi bir etkiye sahip değildi, ancak her ikisi de, nörotoksin reseptör sahası-3 üzerindeki eylemlerle tutarlı, TTX'e duyarlı sodyum akımlarının güçlü bir seçici modülasyonunu uyguladı. Bu, sodyum kanalı inaktivasyonunun yavaşlamasını, aktivasyonun voltaj bağımlılığında hiperpolarize edici bir kaymayı ve kararlı durum sodyum kanalı inaktivasyonunda hiperpolarize edici bir kaymayı içerir.

d-ACTX-Ar1a, spontane tekrarlayan ateşlemenin eşlik ettiği aksiyon potansiyeli süresinin uzamasına neden olur, ancak dinlenme membran potansiyelini depolarize etmez. Otonom sinir sistemi üzerindeki etkiler, kusma, aşırı terleme, tükürük salgısı, gözyaşı iltihabı, belirgin hipertansiyon ve ardından hipotansiyon gibi kas fasikülasyonuna ve nefes darlığına (nefes darlığı) neden olan somatik sinir sistemi üzerindeki etki, muhtemelen aşırı verici salınımına bağlıdır. D-ACTX-Ar1a'nın sodyum kanalı bağlanma yüzeyini tanımlamak için, bilim adamının analogları seçilen kalıntı değişiklikleriyle sentezlemesi gerekir. Çalışmalar, sodyum kanalındaki nörotoksin reseptör sahası olan site-3'ün daha ayrıntılı bir haritalamasına katkıda bulunacak ve bunun ve ilgili atrakotoksinlerin filizeye özgü eylemlerinin belirlenmesi için kritik olan yapı-aktivite verilerini sağlayacaktır.[2][5][6]

Belirti ve bulgular

Bir Sidney huni ağ örümceğinin ısırığı, büyük dişler ve zehirin asidik pH'ı nedeniyle ilk başta ağrılıdır. Acil tedavi yoksa, ısırmadan 10 dakika sonra başlayarak semptomlar ortaya çıkabilir.[3] Hipertansiyon meydana gelebilir ve bunu genellikle uzun süreli hipotansiyon ve dolaşım yetmezliği. Diğer belirtiler arasında nefes darlığı ve nihayetinde solunum yetmezliği, genelleşmiş iskelet kası fasikülasyon, tükürük salgısı, ağlama terleme, bulantı, kusma, ishal, akciğer ödemi ve ağrı.

Zehirlenmenin ilerleyişi, semptomları insanlara çok benzeyen primatlarda kesin olarak incelenmiştir. Envenomasyondan sonraki ilk 25 dakika içinde solunumda yavaş yavaş kötüleşen rahatsızlıklar meydana gelir. Bazı maymunlar yapay havalandırma gerektiriyordu. Başlangıçta kan basıncı düştü, ancak ardından hızla yükseldi, ardından kan basıncı yavaş yavaş düştü. 40-100 dakika sonra şiddetli hipotansiyon meydana geldi. 6-15 dakika sonra göz yaşartması başladı ve ardından tükürük salgılandı. Bu semptomlar en zehirlenmeden 15-35 dakika sonra en şiddetliydi. İskelet kası fasikülasyonu 8-10 dakika sonra başladı ve 20-45 dakika arasında zirveye ulaştı. Vücut ısısında bir artış eşlik etti.

Erkek zehiri ile zehirlenme, çoğunlukla aynı semptomları üretti, ancak semptomların başlangıcı biraz gecikti. Dişi zehiri de aynı semptomları üretir, ancak çok daha az şiddetlidir.[7]

Toksisite

Örümceğin zehirinin toksisitesi örümceğin cinsiyetinden etkilenir. Erkek huni-ağ örümceğinin zehiri, minimum öldürücü doz belirlemeye dayalı olarak dişi örümceğinkinden altı kat daha güçlü görünmektedir. Ek olarak, farklı hayvan türleri zehre çeşitli şekillerde tepki verme eğilimindedir. Örneğin, fareler, tavşanlar ve kediler dişi bir huni-ağ örümceğinin ısırığından etkilenmezken, farelerin ve kobayların yüzde 20'si için bir dişinin ısırığı ölümcül olmuştur. Bununla birlikte, bir erkek huni-ağ örümceğinin ısırığı, neredeyse tüm farelerin ve kobayların ölümüne yol açtı. Erkek örümceğin zehiri daha güçlü görünse de, erkek örümcek ısırıkları köpeklerde ve kedilerde hafif geçici etkilere neden olur. İnsanlar da dahil olmak üzere çoğu primat, huni ağ örümceğinin zehrine karşı aşırı derecede hassas görünmektedir.[8]

LD50 değerleri farelerde belirlenmiş, erkek örümcek zehiri için farenin vücut ağırlığı 3.3 mg / kg ve dişi örümcek zehiri için 50 mg / kg vücut ağırlığı bulunmuştur. LD50 erkek örümcekten izole edilen saf delta atrakotoksin değeri 0.15 mg / kg vücut ağırlığı bulunmuştur.[9]

Panzehir

Panzehir, Melbourne'daki Commonwealth Serum Laboratuvarlarında Struan Sutherland başkanlığındaki bir ekip tarafından geliştirildi. Panzehir 1981'de kullanıma sunulduğundan beri, Sydney huni-ağ örümceği ısırıklar. Eylül 2012'de panzehir stoklarının azaldığı ve halktan örümcekleri yakalamaları istendi, böylelikle zehirleri sağılabildi.[10] Zehir, sivri dişlerini nazikçe okşayarak ve ölümcül zehrin minik damlacıklarını toplayarak örümceklerden alınır. Panzehiri üretmek için zehire ihtiyaç vardır. Bir doz panzehir, bir örümceğin yaklaşık 70 sağımını gerektirir.

Huni ağ örümceği panzehiri, erkek huni ağ örümceğinin zehiri ile aşılanmış tavşanların plazmasından hazırlanır (Atrax robustus). Ürünün her flakonu, 1.25 mg huni ağ örümceği zehirini nötralize etmek için standardize edilmiş 125 birim antivenom içerir. Ürün ayrıca glisin ve diğer tavşan plazma proteinlerini içerir.

Huni ağ örümceği panzehiri saflaştırılmış immünoglobulin (esas olarak immünoglobulin G), spesifik antikorlar huni ağ örümceğinin zehirinde bulunan toksik maddelere karşı, Atrax robustus. Bu cinsin diğer huni ağ örümceklerinin ısırdığı hastaların tedavisinde panzehirin etkili olduğunu gösteren kanıtlar vardır. Hadronyche (vakti zamanında Atrax).[11]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b Fletcher JI, Chapman BE, Mackay JP, Howden ME, King GF (Kasım 1997). "Versutoksin yapısı (delta-atrakotoksin-Hv1), bölge 3 nörotoksinlerinin voltaj kapılı sodyum kanalına bağlanmasına ilişkin bilgiler sağlar". Yapısı. 5 (11): 1525–35. doi:10.1016 / S0969-2126 (97) 00301-8. PMID  9384567.
  2. ^ a b c d Pallaghy PK, Alewood D, Alewood PF, Norton RS (Aralık 1997). "Huni ağ örümceği Atrax robustus'tan ölümcül nörotoksin olan robustoxin'in çözüm yapısı". FEBS Mektupları. 419 (2–3): 191–6. doi:10.1016 / S0014-5793 (97) 01452-X. PMID  9428632.
  3. ^ a b Nicholson GM, Graudins A (Eylül 2002). "Asya-Pasifik'te tıbbi önemi olan örümcekler: atrakotoksin, latrotoksin ve ilgili örümcek nörotoksinleri". Klinik ve Deneysel Farmakoloji ve Fizyoloji. 29 (9): 785–94. doi:10.1046 / j.1440-1681.2002.03741.x. PMID  12165044.
  4. ^ PubChem. "Robustoxin". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Alındı 2020-03-26.
  5. ^ Nicholson GM, Little MJ, Birinyi-Strachan LC (Nisan 2004). "Delta-atrakotoksinlerin yapısı ve işlevi: voltaj kapılı sodyum kanalını hedefleyen ölümcül nörotoksinler". Toxicon. 43 (5): 587–99. doi:10.1016 / j.toxicon.2004.02.006. hdl:10453/4628. PMID  15066415.
  6. ^ Alewood D, Birinyi-Strachan LC, Pallaghy PK, Norton RS, Nicholson GM, Alewood PF (Kasım 2003). "Sydney huni ağ örümceğinin (Atrax robustus) zehirinden ölümcül nörotoksin olan delta-atrakotoksin-Ar1a'nın sentezi ve karakterizasyonu". Biyokimya. 42 (44): 12933–40. doi:10.1021 / bi030091n. PMID  14596608.
  7. ^ Mylecharane EJ, Spence I, Sheumack DD, Claassens R, Howden ME (1989). "Anestezi uygulanmış maymunlarda erkek huni ağ örümceğinin (Atrax robustus) zehirinden elde edilen nörotoksik bir polipeptit olan robustoxin eylemleri". Toxicon. 27 (4): 481–92. doi:10.1016/0041-0101(89)90211-0. PMID  2728033.
  8. ^ Gupta RC (2012). Veteriner toksikoloji temel ve klinik ilkeleri (2. baskı). Amsterdam: Elsevier. ISBN  978-0-12-385927-3.
  9. ^ Sheumack DD, Baldo BA, Carroll PR, Hampson F, Howden ME, Skorulis A (1984). "Huni ağ örümceği (Atrax) zehirlerinin özellikleri ve toksik bileşenleri hakkında karşılaştırmalı bir çalışma". Karşılaştırmalı Biyokimya ve Fizyoloji. C, Karşılaştırmalı Farmakoloji ve Toksikoloji. 78 (1): 55–68. doi:10.1016/0742-8413(84)90048-3. PMID  6146485.
  10. ^ "Halk, huni ağ örümceğini yakalamak istedi". 9 News Avustralya. Alındı 20 Mayıs 2020.
  11. ^ "Huni ağ örümceği panzehiri - Ürün bilgileri" (PDF). CSL Limited. Arşivlenen orijinal (PDF) 21 Nisan 2013.

Dış bağlantılar