Huwentoksyna
Huwentoksyny (HWTX) to grupa neurotoksycznych peptydów występujących w jadzie chińskiego pająka ptasiego Haplopelma schmidti . Gatunek był wcześniej znany jako Haplopelma huwenum , Ornithoctonus huwena i Selenocosmia huwena . Podczas gdy podobieństwo strukturalne można znaleźć wśród kilku z tych toksyn, HWTX jako grupa charakteryzuje się dużą różnorodnością funkcjonalną.
Źródła
Huwentoksyny to neurotoksyczne peptydy wytwarzane przez chińskiego pająka ptasiego Haplopelma schmidti .
Przegląd
Jad H. schmidti zawiera wiele różnych neurotoksyn, które paraliżują ofiarę pająka. Do tej pory scharakteryzowano i zbadano 14 wyizolowanych, głównie neurotoksycznych składników peptydowych. Poniżej opisano dwie podrodziny HWTX: te ukierunkowane na kanały wapniowe bramkowane napięciem i te ukierunkowane na kanały sodowe bramkowane napięciem .
Toksyny atakujące kanały wapniowe bramkowane napięciem (VGCC)
Huwentoksyna-I
HWTX-I jest najbardziej rozpowszechnionym toksycznym składnikiem jadu H. schmidti . Hamuje presynaptyczne kanały Ca 2+ typu N.
Chemia
Masa cząsteczkowa HWTX-I wynosi 3750 Da. Toksyna zawiera 33 reszty, w tym sześć cystein , które tworzą trzy wiązania dwusiarczkowe . Zostały one przypisane jako Cys2-Cys17, Cys9-Cys22 i Cys16-Cys29 i są zakopane w cząsteczce. Cząsteczka przyjmuje zwartą strukturę składającą się z małej trójniciowej antyrównoległej warstwy beta i pięciu skrętów beta . Stwierdzono, że struktura zawiera hamujący węzeł cystynowy (ICK) motyw. Aby utworzyć ten motyw, potrzebne są trzy mostki dwusiarczkowe. Dwa z nich tworzą pętlę, przez którą przechodzi trzeci mostek dwusiarczkowy. Struktura HWTX-I jest bardzo stabilna, drugorzędowe elementy struktury nie zmieniają się znacząco w różnych warunkach pH lub po podgrzaniu.
Sposób działania
HWTX-I selektywnie hamuje kanały HVA typu N. Niedawne badanie wykazało, że HWTX-I hamuje również kanały Na + .
Efekty
U myszy śródotrzewnowa LD50 HWTX -I wynosi 0,70 mg/kg, wewnątrzzbiornikowa LD50 została określona na 9,40 µg/kg. Objawy neurotoksyczne po wstrzyknięciu dootrzewnowym to sapanie, pobudzenie, porażenie spastyczne kończyn tylnych i asynergia.
HWTX-I jest potencjalnie nowym lekiem przeciwbólowym . Podanie zewnątrzoponowe HWTX-I szczurom z przewlekłym bólem neuropatycznym blokowało hiperalgezję termiczną i allodynię mechaniczną w uszkodzonej tylnej łapie szczurów, co wskazuje, że HWTX-I podawany zewnątrzoponowo może złagodzić ból neuropatyczny. Cytosolowe przeciążenie Ca 2+ jest jednym z głównych czynników aktywacji komórek zapalnych, a więc Ca 2+ blokery kanałów mogą odgrywać potencjalną rolę jako lek przeciwzapalny. HWTX-I może złagodzić ból w zapalnych stawach i do pewnego stopnia wyeliminować artrocele. W szczurzym modelu reumatoidalnego zapalenia stawów HWTX-I jest w stanie obniżać stężenie czynnika martwicy nowotworów α (TNF-α) w surowicy oraz zmniejszać poziom ekspresji mRNA interleukiny 1β (IL-1β) i interleukiny 6 (IL-6).
Huwentoksyna-X
HWTX-X jest najmniejszym peptydem spośród dotychczas wyizolowanych huwentoksyn.
Chemia
HWTX-X ma masę cząsteczkową 2931 Da. Zawiera 28 aminokwasowych , w tym 6 reszt cysteiny tworzących trzy mostki dwusiarczkowe. Jak większość huwentoksyn przyjmuje motyw ICK. HWTX-X wykazuje niewielką homologię z innymi huwentoksynami, jednak może powodować odwracalne blokowanie kanałów Ca2 + typu N w komórkach zwoju korzenia grzbietowego szczura w warunkach zacisku napięcia całej komórki . Wykazuje ponad 50% homologii z toksyną Ptu1 z zabójcy Peirates turpis i ω- konotoksyną SVIA z Conus striatus , dwa blokery Ca 2+ typu N.
Sposób działania
HWTX-X wykazuje selektywność względem izoform kanałów Ca 2+ typu N w porównaniu z ω-konotoksynami GVIA i MVIIA.
Efekty
HWTX-X specyficznie blokuje wrażliwe na GVIA kanały Ca2 + typu N w komórkach zwojowych rdzenia grzbietowego szczura. Nie blokuje kanałów Ca 2+ typu L. Chociaż strukturalnie podobny do ω-konotoksyn, które blokują reakcję skurczową na elektryczną stymulację nerwów, HWTX-X nie ma wpływu na reakcję skurczową nasieniowodów szczura .
Toksyny atakujące kanały sodowe bramkowane napięciem (VGSC)
Huwentoksyna-II
HWTX-II jest peptydem owadobójczym i jest strukturalnie niezwykły w porównaniu z innymi HWTX, ponieważ brakuje mu typowego motywu ICK.
Chemia
HWTX-II składa się z 37 reszt aminokwasowych, w tym sześciu cystein zaangażowanych w trzy mostki dwusiarczkowe. Wiązanie dwusiarczkowe HWTX-II zostało przypisane jako Cys4-Cys18, Cys8-Cys29 i Cys23-Cys34, tworząc połączenie dwusiarczkowe 1-3,2-5 i 4-6. Trójwymiarowa struktura HWTX II zawiera dwa skręty beta (Cys4-Ser7 i Lys24-Trp27) oraz dwuniciowy antyrównoległy arkusz beta (Tryp27-Cys29 i Cys34-Lys36).
Sposób działania
HWTX-II był w stanie odwracalnie sparaliżować karaluchy na kilka godzin, przy średniej dawce powalającej ED50 wynoszącej 127 ± 54 µg/g. HWTX-II blokuje przekaźnictwo nerwowo-mięśniowe w wyizolowanym preparacie przepony nerwowej myszy i działa wspólnie, wzmacniając aktywność HWTX I.
Efekty
Toksyna może paraliżować karaluchy.
Huwentoksyna-III
HWTX-III jest selektywnym inhibitorem bramkowanych napięciem kanałów Na + owadów. Ma naturalnego mutanta nazwanego HWTX-IIIa, którego sekwencja jest tylko skrócona o resztę tryptofanu (Trp33) z C-końca HWTX-III. Ten mutant nie ma takich samych efektów jak HWTX-III, co sugeruje, że Trp33 jest ważnym pozostałość związana z funkcją biologiczną HWTX-III.
Chemia
HWTX III zawiera 33 reszty, w tym sześć reszt cysteiny, które tworzą trzy mostki dwusiarczkowe. Ma masę cząsteczkową 3853 Da.
Sposób działania
HWTX-III hamuje bramkowane napięciem kanały Na + na neuronach grzbietowej niesparowanej mediany (DUM) (stężenie toksyny przy połowie maksymalnego hamowania (IC50) ≈1,106 µmol/L) w podobny sposób jak tetrodotoksyna (TTX). HWTX-III nie ma wpływu na kinetykę aktywacji i inaktywacji.
Efekty
HWTX-III nie wykazywał wpływu na kinetykę aktywacji i inaktywacji neuronów owadzich VGSC, a także nie powodował zmian w selektywności jonowej kanałów. Może jednak odwracalnie sparaliżować karaluchy, obniżając amplitudę prądów Na + w neuronach DUM karalucha. HWTX-III jest zdolny do nasilenia mięśni gładkich wywołanych przez stymulację nerwów izolowanego nasieniowodu szczura.
Huwentoksyna-IV
+ wrażliwych na tetrodotoksynę (TTX) .
Chemia
HWTX-IV zawiera 35 reszt aminokwasowych, z trzema mostkami dwusiarczkowymi, należącymi do rodziny strukturalnej motywu ICK. Jego masa cząsteczkowa wynosi 4108 Da. C-końcowa grupa karboksylowa tej toksyny jest amidowana. Wiązanie dwusiarczkowe HWTX-IV to Cys-2 – Cys-17, Cys-9 – Cys-24 i Cys-16 – Cys-31, przyjmując wzór dwusiarczkowy 1–4, 2–5, 3–6.
Sposób działania
HWTX-IV specyficznie blokuje neuronalne, wrażliwe na TTX, bramkowane napięciem kanały Na + w neuronach zwoju korzenia grzbietowego dorosłego szczura, nie mając wpływu na oporne na TTX, bramkowane napięciem kanały Na + . HWTX-IV hamuje te kanały przez wiązanie się z receptorem 4 i uwięzienie czujnika napięcia domeny II w konfiguracji zamkniętej. HWTX-IV jest modyfikatorem bramkowania, który prawdopodobnie zachowuje się funkcjonalnie jak prosty inhibitor kanału. Oczywiste zachowanie typu modyfikatora bramkowania obserwowano tylko w mało prawdopodobnych warunkach: skrajne depolaryzacje lub bardzo długotrwałe silne depolaryzacje.
Efekty
Eksperymenty wykazały, że HWTX-IV wprowadza znaczną poprawę progu bólu u szczurów. Mając na uwadze, że HWTX-IV selektywnie blokuje wrażliwe na TTX bramkowane napięciem kanały Na+ (które są zaangażowane w bólowe ), można mieć nadzieję, że znajdzie zastosowanie w terapii bólu. HWTX-IV w wysokich dawkach nie wywoływał żadnych skutków u karaluchów. Nie dotyczy też VGSC w mięśniu sercowym ani mięśniach szkieletowych zarówno płazów, jak i ssaków.
Huwentoksyna-VII, -VIII
HWTX-VII i HWTX-VIII są peptydami owadobójczymi o sekwencji aminokwasowej i bioaktywności podobnej do HWTX-II.
Chemia
HWTX-VII i HWTX-VIII składają się odpowiednio z 35 i 36 reszt aminokwasowych, przy czym obie zawierają sześć cystein. Mogą przyjąć podobne rusztowanie strukturalne i ten sam wzór mostka dwusiarczkowego, co HWTX-II.
Sposób działania
Zarówno HWTX-VII, jak i HWTX-VIII blokują przekaźnictwo nerwowo-mięśniowe w preparacie izolowanego nerwu przeponowego myszy - przepony i działają wspólnie z HWTX-I.
Efekty
Obie toksyny paraliżują szarańczę i zabijają myszy poprzez wstrzyknięcie do komór mózgowych.
