Toksyna Pandinus imperator (Pi3).
| Identyfikatory | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 struktury 3D
| |||||||
| toksyny Pandinus Imperator Pi3 | |||||||
| Organizm | |||||||
| Symbol | TISCTNEKQC YPHCKKETGY PNAKCMNRKC KCFGR | ||||||
| Alt. symbolika |
|
||||||
| UniProt | 55928 | ||||||
| |||||||
Toksyna Pi3 jest oczyszczoną peptydową pochodną jadu skorpiona Pandinus imperator . Jest silnym blokerem bramkowanego napięciem kanału potasowego . Kv 1.3 i jest blisko spokrewniony z innym peptydem znajdującym się w jadzie, Pi2
Etymologia i źródło
Etymologia
Toksyna Pi3 oznacza toksynę Pandinus imperator -3. Jest również znany jako pandinotoksyna -beta i toksyna PiTX-K-beta. Klasyfikacja krótkich toksyn peptydowych opiera się na konserwatywnych resztach cysteiny i analizie filogenetycznej sekwencji aminokwasów. Miller był tym, który jako pierwszy użył sekwencji aminokwasów do sklasyfikowania tych toksyn i nadał nomenklaturę α-KTxm.n, gdzie m oznacza podrodzinę, a n oznacza członka w obrębie podrodziny. W ten sposób Pi3 otrzymało nazwę α-KTx7.2. Podrodzina 7 ma jeszcze jednego członka, Pi2.
Źródła
Toksyna Pi3 znajduje się w jadzie skorpiona Pandinus imperator . Należy do rodziny toksyn znanych jako α-KTx. Kilka peptydów, nazwanych Pi1-Pi7, oczyszczono z jadu Pi i zidentyfikowano ich pierwotną strukturę.
Ekstrakcja i oczyszczanie
| Procedura | |
|---|---|
| Procedura izolacji | Chromatografia |
| Struktura 3D | Spektroskopia NMR |
| Waga molekularna | 4068 |
Pandinus imperator można uzyskać poprzez stymulację elektryczną znieczulonych skorpionów. Jad można frakcjonować za pomocą chromatografii z filtracją żelową , a podfrakcje można dalej rozdzielać za pomocą kolumny HPLC z odwróconymi fazami. Czystość składników można badać za pomocą stopniowej chromatografii HPLC i automatycznego sekwenatora aminokwasów.
Chemia
Trójwymiarowa struktura Pi3 jest podobna do innych toksyn blokujących kanały potasowe, takich jak charybdotoksyna , ponieważ ma trzy mostki dwusiarczkowe, które stabilizują dwie nici struktur arkuszy beta i krótką helisę alfa. Ale Pi3 różni się od wielu innych toksyn swoją pierwotną strukturą, np. toksyny ze skorpionów z rodzaju Buthus, które również blokują K + kanały. W regionie końca aminowego Pi3 brakuje trzech reszt w porównaniu z innymi toksynami z tej samej rodziny, np. charybdotoksyną. Warto zauważyć, że reszty cysteinylowe i lizyna w pozycji 28, która odpowiada Lys24 w Pi3, są wysoce konserwatywne wśród większości toksyn peptydowych i uważa się, że są ważne dla rozpoznawania kanałów, struktury trójwymiarowej lub obu.
Pi3 i Pi2
Pi3 i Pi2 zawierają po 35 reszt aminokwasowych. Pi3 ma taką samą strukturę pierwszorzędową jak Pi2, z wyjątkiem pojedynczego aminokwasu spowodowanego mutacją punktową siódmego aminokwasu Pro7, który jest obojętny wobec Glu7, który jest ujemny. Ponieważ różnią się pojedynczym aminokwasem, są wykorzystywane do analizy zależności struktura-funkcja. Struktura drugorzędowa przedstawia helisę 3 10 , podczas gdy Pi2 ma helisę alfa . Ponadto kluczowa pozostałość diady funkcjonalnej, Lys24 (K27), znajduje się bardzo blisko Glu7 (P10E) w Pi3.
Cel
Toksyna Pi3 jest silnym inhibitorem kanału potasowego Kv1.2, kodowanego przez gen KCNA2 i słabszym blokerem kanałów Kv 1.3 , kodowanych przez gen KCNA3 , a także wykazuje wpływ na bramkowane napięciem szybko inaktywujące typu A K + kanały.
Shaker B kanały potasowe
Pi3 blokuje wytrząsarkowe kanały BK+ eksprymowane w liniach komórkowych Sf9 otrzymanych z Spodoptera frugiperda . Ludzkie homologi kanałów B wytrząsarki to kanały Kv 1 . Stwierdzono, że powinowactwo Pi3 do kanałów potasowych bramkowanych napięciem wytrząsarki B było niskie ze stałą dysocjacji 140 nM. Blokada była odwracalna i niezależna od napięcia.
Kanał K v 1.3
Pi3 blokuje kanały Kv 1.3 w ludzkich limfocytach T z Kd . 500 pM Blok jest odwracalny i niezależny od napięcia. Pi3 nie ma wpływu na odzyskiwanie kanałów z inaktywacji. Ponadto wykazano w 86 Rb z synaptosomów, że Pi3 blokuje bramkowane napięciem, szybko dezaktywujące kanały.
Sposób działania
Uważa się, że zarówno Pi3, jak i Pi2 należą do rodziny blokerów porów. Blokery porów wiążą się z porami kanału jonowego i blokują strumień jonów.
Związek struktura-funkcja
Pi3 ma wyższą stałą dysocjacji niż Pi2. Pi3 ma 18-krotnie mniejsze powinowactwo do Kv 1,3 i 800-krotnie mniejsze powinowactwo do bramkowanych napięciem, szybko inaktywujących kanałów K + w neuronach zwoju korzenia grzbietowego (DRG). Zmienność w strukturze pierwszorzędowej Pi3, pojedynczego aminokwasu Glu7, została przypisana różnicy powinowactwa obserwowanej między Pi3 i Pi2 w wiązaniu. Mutacja punktowa w sekwencji N-końcowej powoduje utworzenie mostka solnego między Glu7 i Lys24, co z kolei skutkuje zmniejszeniem dodatnich sił elektrostatycznych. Ładunki dodatnie netto w Pi2 i Pi3 wynoszą odpowiednio 7 i 6. To zmniejszenie ładunku dodatniego zakłóca etap wiązania toksyny i zmniejsza jej powinowactwo do kanału, co oznacza znaczenie N-końcowej sekwencji w rozpoznawaniu kanału. Brak trzech reszt na końcu aminokwasu jest związany z niezdolnością Pi3 i Pi2 do blokowania kanały BK .
Nie zaobserwowano zależnego od napięcia bloku Pi3 i Pi2 w kanale BK + wytrząsarki i kanałach K + 1,3 w ludzkich limfocytach. Brak napięciowej zależności bloku obserwowany w kanałach BK + wytrząsarki i kanałach Kv 1.3 w ludzkich limfocytach sugeruje, że toksyna wywiera swoje działanie poprzez wiązanie się z jakąś domeną zewnętrzną i nie wyczuwa pola elektrycznego w obszarze przezbłonowym. Wykazano, że Pi2 przyspiesza odzyskiwanie kanałów Kv 1.3 z inaktywacji, podczas gdy Pi3 nie ma takiego efektu. Uważa się, że niezdolność Pi3 do zwiększenia regeneracji kanałów w ludzkich limfocytach wynika z podstawienia aminokwasu Glu7 na Pro7, ale dokładny mechanizm nie jest znany.
Toksyczność
Pi3 jest nietoksyczny dla ssaków, ale zaobserwowano, że jest toksyczny dla owadów i skorupiaków.
Używa
Jako środek blokujący służy do analizy struktury i funkcji kanałów potasowych bramkowanych napięciem, identyfikacji miejsca wiązania i rozszyfrowania funkcjonalnych korelatów obserwowanych różnic strukturalnych i odwrotnie. Pi3 jest szczególnie przydatny do badania zależności struktura-funkcja, ponieważ różni się od Pi2 tylko jednym aminokwasem. Stosowano go do badania rozmieszczenia kanałów w różnych komórkach, przede wszystkim ludzkich limfocytach, a także do zrozumienia udziału kanałów Kv 1.3 w pobudliwości błon komórkowych. Ważne jest, aby zrozumieć dokładny wpływ Pi3 i jego wiązania z K v Kanały 1.3 jako inhibitory kanałów Kv 1.3 mogą mieć zastosowanie terapeutyczne w przypadku stwardnienia rozsianego. Jednak żadne takie zastosowanie terapeutyczne nie zostało jeszcze zidentyfikowane. [ potrzebne źródło ]
Notatki
- Wang J, Xiang M (maj 2013). „Kierowanie kanałów potasowych Kv1.3 i KC a 3.1: drogi do selektywnych immunomodulatorów w leczeniu zaburzeń autoimmunologicznych?”. Farmakoterapia . 33 (5): 515–28. doi : 10.1002/phar.1236 . PMID 23649812 . S2CID 24256794 .
- Gómez-Lagunas F, Olamendi-Portugal T, Zamudio FZ, Possani LD (lipiec 1996). „Dwie nowe toksyny z jadu skorpiona Pandinus imperator pokazują, że N-końcowa sekwencja aminokwasowa jest ważna dla ich powinowactwa do kanałów Shaker B K +”. The Journal of Membrane Biology . 152 (1): 49–56. doi : 10.1007/s002329900084 . PMID 8660410 . S2CID 20551964 .
- Possani, Lourival D.; Selisko, Barbara; Gurrola, Georgina B. (1999). „Struktura i funkcja toksyn skorpiona wpływających na kanały K +”. Perspektywy w odkrywaniu i projektowaniu leków . 15-16: 15-40. doi : 10.1023/A:1017062613503 .
- Péter M, Varga Z, Panyi G, Bene L, Damjanovich S, Pieri C, Possani LD, Gáspár R (styczeń 1998). „Jad skorpiona Pandinus imperator blokuje bramkowane napięciem kanały K + w ludzkich limfocytach”. Komunikaty dotyczące badań biochemicznych i biofizycznych . 242 (3): 621–5. doi : 10.1006/bbrc.1997.8018 . PMID 9464266 .
- Klenk KC, Tenenholz TC, Matteson DR, Rogowski RS, Blaustein MP, Weber DJ (marzec 2000). „Różnice strukturalne i funkcjonalne dwóch toksyn ze skorpiona Pandinus imperator”. Białka . 38 (4): 441–9. doi : 10.1002/(SICI)1097-0134(20000301)38:4<441::AID-PROT9>3.0.CO;2-L . PMID 10707030 . S2CID 25113714 .
- Rogowski RS, Collins JH, O'Neill TJ, Gustafson TA, Werkman TR, Rogawski MA, Tenenholz TC, Weber DJ, Blaustein MP (listopad 1996). „Trzy nowe toksyny ze skorpiona Pandinus imperator selektywnie blokują pewne bramkowane napięciem kanały K +” . Farmakologia molekularna . 50 (5): 1167–77. PMID 8913348 .
- Tytgat J, Chandy KG, Garcia ML, Gutman GA, Martin-Eauclaire MF, van der Walt JJ, Possani LD (listopad 1999). „Ujednolicona nomenklatura krótkołańcuchowych peptydów izolowanych z jadu skorpiona: podrodziny molekularne alfa-KTx”. Trendy w naukach farmaceutycznych . 20 (11): 444–7. doi : 10.1016/S0165-6147(99)01398-X . PMID 10542442 .
- Miller C (lipiec 1995). „Rodzina charybdotoksyn peptydów blokujących kanały K +” . neuron . 15 (1): 5–10. doi : 10.1016/0896-6273(95)90057-8 . PMID 7542463 . S2CID 5256644 .
- Mouhat S, De Waard M, Sabatier JM (luty 2005). „Wkład funkcjonalnej diady toksyn zwierzęcych działających na kanały typu Kv1 bramkowane napięciem”. Journal of Peptide Science . 11 (2): 65–8. doi : 10.1002/psc.630 . PMID 15635666 . S2CID 31444823 .
- Tenenholz TC, Rogowski RS, Collins JH, Blaustein MP, Weber DJ (marzec 1997). „Struktura roztworu dla toksyny Pandinus K-alpha (PiTX-K alfa), selektywnego blokera kanałów potasowych typu A”. Biochemia . 36 (10): 2763–71. doi : 10.1021/bi9628432 . PMID 9062103 . S2CID 19976604 .
- Péter M, Varga Z, Hajdu P, Gáspár R, Damjanovich S, Horjales E, Possani LD, Panyi G (styczeń 2001). „Wpływ toksyn Pi2 i Pi3 na kanały Kv1.3 ludzkich limfocytów T: rola Glu7 i Lys24”. The Journal of Membrane Biology . 179 (1): 13–25. doi : 10.1007/s002320010033 . PMID 11155206 . S2CID 19938471 .
