Hainantoksyna

Hainantoksyny (HNTX) to neurotoksyny pochodzące z jadu chińskiego pająka ptasiego Haplopelma hainanum . Hainantoksyny specyficznie hamują wrażliwe na tetrodotoksyny kanały sodowe bramkowane napięciem , powodując w ten sposób zablokowanie przekaźnictwa nerwowo-mięśniowego i paraliż. Obecnie znanych jest 13 różnych hainantoksyn (HNTX-I – HNTX-XIII), ale tylko HNTX-I, -II, -III, -IV i -V zostały szczegółowo zbadane.

Źródła

HNTX-I, HNTX-III, HNTX-IV i HNTX-V są wytwarzane przez chińskiego pająka Haplopelma hainanum (= Ornithoctonus hainana , Selenocosmia hainana ).

Chemia

Struktura

Hainantoksyny I, III, IV i V wykazują wysoką homologię, w tym obecność trzech wiązań dwusiarczkowych, które tworzą motyw inhibitorowego węzła cysteinowego (ICK).

HNTX-I

Głównym składnikiem jadu O. hainana jest HNTX-I. Ma 33 reszty aminokwasowe, o całkowitej masie cząsteczkowej 3605-3608 Da. HNTX-I zawiera krótką trójniciową antyrównoległą beta-arkusz i cztery beta-zakręty . Reszty aminokwasowe His28 i Asp26 są potrzebne do bioaktywności HNTX-I.

HNTX-II

HNTX-II ma masę cząsteczkową 4253 Da i zawiera 37 reszt aminokwasowych. Pełna sekwencja aminokwasowa HNTX-II to NH2-LFECSV SCEIEK EGNKD CKKKK CKGGW KCKFN MCVKV-COOH.

HNTX-III

Struktura HNTX-III składa się z 33-35 reszt aminokwasowych, które tworzą arkusz beta z połączeniami między Asp7 i Cys9, Tyr21 i Ser23 oraz Lys27 i Val30.

HNTX-IV

HNTX-IV ma 35 reszt aminokwasowych o całkowitej masie cząsteczkowej 3989 Da. Pierwsza nić składa się z antyrównoległego arkusza beta. Pełna sekwencja aminokwasowa HNTX-IV to NH2-ECLGFG KGCNPS NDQCCK SSNLVC SRKHRW CKYEI-CONH2. Lys 27, His28, Arg29 i Lys 32 są neuroaktywnymi resztami aminokwasowymi.

HNTX-V

HNTX-V składa się z 35 reszt aminokwasowych. Cała sekwencja reszt aminokwasowych HNTX-V to NH2-ECLGFG KGCNPS NDQCCK SANLVC SRKHRW CKYEI-COOH. W aktywnym miejscu wiązania HNTX-V najważniejsze są Lys27 i Arg 29.

Cel

Kanał

Hainantoksyny selektywnie hamują kanały sodowe bramkowane napięciem (VGSC) wrażliwe na tetrodotoksyny (TTX-S). Nie ma to wpływu na bramkowane napięciem kanały Ca2+ (VGCC), odporne na tetrodotoksynę (TTX-R) VGSC i opóźnione przez prostownik kanały potasowe . HNTX-III i HNTX-IV należą do rodziny Huwentoksyn-I. Uważa się, że toksyny z rodziny Huwentoksyn-I wiążą się z miejscem 1 na kanałach sodowych. Inne hainantoksyny wiążą się w miejscu 3 kanałów sodowych. HNTX-I specyficznie blokuje kanały Nav1.2 ssaków i owadów para / tipE wyrażane w Xenopus laevis oocyty. HNTX-I jest słabym antagonistą VGSC TTX-S kręgowców, ale jest silniejszy w stosunku do VGSC owadów.

Podobieństwo

Do zablokowania kanałów sodowych potrzebne są oddziaływania elektrostatyczne lub wiązania wodorowe. Ważna dla oddziaływania elektrostatycznego jest obecność dodatnio naładowanego regionu w toksynie, ponieważ miejsce receptorowe kanału sodowego zawiera wiele reszt naładowanych ujemnie. W HNTX-I największy wpływ na wiązanie z kanałami sodowymi mają dodatnio naładowane reszty i wicynalna hydrofobowa łata. HNTX-IV ma dodatnio naładowaną łatkę zawierającą aminokwasy Arg26, Lys27, His28, Arg29 i Lys32, z których Lys27, Arg29 i Lys32 są najważniejsze dla interakcji z VGSC TTX-S. HNTX-V wykazuje również interfejs dodatnio naładowanych aminokwasów, które są odpowiedzialne za wiązanie z TTX-S VGSC, gdzie również Lys27 i Arg29 są najważniejsze. Subtelne różnice w dodatnio naładowanym plastrze mogą spowodować zmianę właściwości elektrostatycznych, powodując zmianę efektów farmakologicznych.

Tabela 1: Wartości IC50 czterech podgrup hainantoksyn

	IC50
HNTX-I	68 μM
HNTX-III	1,1 nM
HNTX-IV	44,6 nM
HNTX-V	42,3 nM

Sposób działania

Uważa się, że HNTX-I, HNTX-III, HNTX-IV i HNTX-V wiążą się z miejscem 1 zależnych od napięcia kanałów sodowych, podobnie jak TTX, i tym samym blokują pory kanału. Nie zmieniają kinetyki aktywacji i inaktywacji. Selektywność jonowa VGSC nie jest zmieniana przez hainantoksynę. Mechanizm działania HNTX-II jest niejasny, ale jest mało prawdopodobne, aby obejmował kanały sodowe.

Toksyczność

Objawy

Hainantoksyny mogą wpływać zarówno na kręgowce, jak i bezkręgowce. HNTX-I nie ma znaczącego wpływu na owady lub szczury. HNTX-III i HNTX-IV powodują spontaniczne skurcze mięśnia przepony i mięśni gładkich nasieniowodu szczura. HNTX-III i HNTX-IV są w stanie sparaliżować karaluchy, a HNTX-IV może nawet sparaliżować szczury.

LD50

Wstrzyknięcie HNTX-II do komory mózgowej myszy wykazało LD50 na poziomie 1,41 μg/g. Dootrzewnowa wartość LD50 HNTX-IV u myszy wynosi 0,2 mg/kg. HNTX-III jest 40 razy silniejszy niż HNTX-IV.

Zastosowanie terapeutyczne

HNTX-III i HNTX-IV działają antagonistycznie na toksynę BMK-I, toksyczne białko jadu skorpiona Buthus martensii .