Margatoksin - Margatoxin

Akrep kısa toksini
1mtx.png
Margatoksin. Disülfür bağları vurgulanmıştır. PDB 1mtx [1]
Tanımlayıcılar
SembolToksin_2
PfamPF00451
Pfam klanCL0054
InterProIPR001947
PROSITEPDOC00875

Margatoksin (MgTX) bir peptid Kv1.3 gerilim bağımlı olarak seçici olarak engelleyen potasyum kanalları. Zehirinde bulunur Centruroides margaritatus Orta Amerika Kabuğu Akrep olarak da bilinir. Margatoksin ilk olarak 1993 yılında keşfedilmiştir. akrep zehir ve onun amino asit dizisi belirlendi.

Yapısı

Margatoksin bir peptid 39 amino asitler Birlikte moleküler ağırlık 4185 Dalton. Birincil amino asit margatoksin dizisi aşağıdaki gibidir: Thr-Ile-Ile-Asn-Val-Lys-Cys-Thr-Ser-Pro-Lys-Gln-Cys-Leu-Pro-Pro-Cys-Lys-Ala-Gln-Phe-Gly -Gln-Ser-Ala-Gly-Ala-Lys-Cys-Met-Asn-Gly-Lys-Cys-Lys-Cys-Tyr-Pro-His. Var disülfür köprüleri Cys 7-Cys29, Cys13-Cys34 ve Cys17-Cys36 arasında.
Margatoksin, "akrep kısa toksini" olarak sınıflandırılmıştır. Pfam diğer potasyum kanal blokerleri ile dizi homolojisi gösteren karidotoksin (44%), kaliotoksin (54%), İberotoksin Akrep zehirinden (% 41) ve noxiustoxin (% 79).[2]

Sentez

Margatoksin bir peptid başlangıçta zehirden arındırılmış akrep Centrutoides margaritatus (Orta Amerika Kabuğu Akrep). Akrep toksinleri spesifiktir ve yüksek yakınlık hedefleri için ve bu, onları çeşitli özellikleri karakterize etmek için iyi araçlar haline getirir. reseptör dahil olan proteinler iyon kanalı işliyor. Çünkü sadece düşük miktarlarda doğal toksinler izole edilebilir akrep zehirler, araştırma için yeterli protein üretmek için kimyasal bir sentez yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşım, yalnızca üzerindeki etkileri incelemek için yeterli malzeme üretmez. potasyum kanalları ancak akrep zehirinden izole edilen toksin diğer aktif bileşiklerle kontaminasyon riskine girdiği için saflık sağlar.[3]


Margatoksin, aşağıdakiler kullanılarak kimyasal olarak sentezlenebilir: katı faz sentezi tekniği. Bu teknikle elde edilen bileşik, doğal, saflaştırılmış margatoksin ile karşılaştırıldı. Her iki bileşik de aynı fiziksel ve biyolojik özelliklere sahipti. Kimyasal olarak sentezlenen margatoksin artık Kv1.3 kanallarının rolünü incelemek için kullanılmaktadır.[2]

Hareket mekanizması

Margatoksin blokları potasyum kanalları Kv1.1 Kv1.2 ve Kv1.3. Kv1.2 kanalı düzenler nörotransmiter kalp atış hızı ile ilişkili salınım, insülin salgı nöronal heyecan, epitel elektrolit Ulaşım, düz kas kasılma immünolojik yanıt ve hücre hacmi. Kv1.3 kanalları T ve B olarak ifade edilir lenfositler.[4] Margatoksin, 20 μM'lik bir konsantrasyonda insan T hücrelerinin çoğalmasını geri döndürülemez bir şekilde inhibe eder. Daha düşük konsantrasyonlarda bu inhibisyon geri döndürülebilir.

Kardiyovasküler fonksiyon üzerindeki etkisi

Margatoksin, Kv1.3 kanallarının dışa doğru akımlarını ve depolarize dinlenmeyi önemli ölçüde azaltır membran potansiyeli. Yürütmek için gereken zamanı artırır aksiyon potansiyalleri bir uyarana yanıt olarak hücrede. Asetilkolin (ACh) aktivasyonunda önemli bir rol oynar nikotinik ve muskarinik ACh reseptörleri. Margatoksin etkileri nikotinik ACh reseptörü agonist teşvikli norepinefrin serbest bırakmak. Aktivasyonu üzerine muskarinik Bethanechol ile ACh reseptörleri, margatoksine duyarlı akım bastırıldı. Bu nedenle, Kv1.3'ün postganglionik işlevini etkilediği sonucuna varılmıştır. sempatik nöronlar, bu nedenle Kv1.3'ün kardiyovasküler fonksiyonun sempatik kontrolünü etkilediği öne sürülebilir.[5]

Bağışıklık sistemi baskılanması

Kv1.3-kanalları, T- dahil olmak üzere çeşitli hücrelerde bulunabilir.lenfositler ve makrofajlar. Etkinleştirmek için bağışıklık tepkisi bir T-lenfosit bir ile temasa geçmek zorunda makrofaj. makrofaj daha sonra üretebilir sitokinler IL-1, IL-6 ve TNF-a gibi. Sitokinler artırabilen hücre sinyal molekülleridir bağışıklık tepkisi. Kv1.3-kanalları, T- aktivasyonu için önemlidir.lenfositler ve dolayısıyla aktivasyonu için makrofajlar. Kv1.3 kanallarının işlevindeki bozulma, örneğin bu kanalların engellenmesi nedeniyle, sitokinler üretim ve lenfosit in vitro proliferasyon. Bu yol açar bağışıklık tepkisi Bastırma in vivo.

Kv kanalları çoğalması ve düzenlenmesi sırasında düzenlenir makrofajlar ve bunların aktivitesi, hücre tepkileri sırasında önemlidir. Kıyasla lökositler monomerik Kv1.3 kanallarına sahip olanlar, makrofajlar heterotetramerik Kv1.3 / Kv1.5 kanallarına sahip. Bu heterotetramerler, membran potansiyeli nın-nin makrofajlar farklı aşamalarında makrofaj tarafından aktivasyon lenfositler. Potasyum kanalları katılıyor lökosit kalsiyum ile aktivasyon. Bu Kv1.3 ve 1.5 komplekslerinin olası farklı biçimleri, bağışıklık tepkisi. Margatoksin, Kv1.3 kanallarını inhibe eder, bu nedenle hiçbir heterodimer oluşturulamaz. Margatoksinin etkisi DEX'in etkisine benzer. DEX, GC'ye bağlanarak K1.3 kanallarının miktarını azaltır reseptör, bu da K1.3 kanallarının ifadesinin aşağı düzenlenmesine yol açar. Hem margatoksin hem de DEX, bağışıklık baskılanmasına yol açar.[6]

Lenfositlerdeki iyon kanalları üzerindeki etkiler

İyon kanalları anahtar rol oynamak lenfosit sinyal iletimi. Potasyum kanalları T hücrelerinin aktivasyonu için gereklidir. Farmakolojik inhibisyonu Potasyum kanalları bağışıklık hastalıklarının tedavisinde faydalı olabilir. membran potansiyeli üzerinde güçlü etkiler uygular lenfosit aktivasyon. Dinlenme potansiyeli, öncelikle aşağıdakilerin katkıda bulunduğu bir potasyum difüzyon potansiyelinden kaynaklanır. potasyum kanalları. Margatoksin, dinlenen insan T hücrelerini depolarize eder. Farmakolojik çalışmalar, işlevsel potasyum kanalları T ve B hücrelerinin aktivasyonunda gereklidir. KV kanal blokerleri, aktivasyonu, gen ekspresyonunu, sitotoksik T hücreleri ve NK hücreleri tarafından öldürülmeyi, lenfokin salgılama ve çoğalma. Margatoksin blokları mitojen çoğalmaya bağlı, karışık lenfosit yanıt ve Interleukin-2 ve interferon-gama (IFN-γ) salgılanması. Bu, KV kanallarının mitogenezdeki rolü için mevcut en güçlü kanıtı sağlar.[7]

Toksisite

Margatoksinin vücut üzerinde birkaç farklı etkisi olabilir:[8]

  • Ciltte tahrişe neden olabilir
  • Cilt yoluyla emilirse zararlı olabilir
  • Göz tahrişine neden olabilir
  • Solunması zararlı olabilir
  • Malzeme, mukoza zarları ve üst solunum yolu için tahriş edici olabilir
  • Yutulması zararlı olabilir
  • Uzun süreli veya tekrarlanan maruz kalma, bazı hassas kişilerde alerjik reaksiyonlara neden olabilir.
  • Kan dolaşımına girerse ölümcül olabilir

Kronik etkiler kalbi, sinirleri, akciğerleri, iskeleti ve kasları hedef alır.

ortalama ölümcül doz (LD50) margatoksin 59.9 mg / kg'dır, bu nedenle Centruroides margaritatus sokmalar, olası bir sonucu olmadıkça insanlar için tehlikeli değildir. anafilaktik tepkiler. 3-4 saat ağrıya, lokal şişkinliğe ve karıncalanmaya neden olurlar, ancak semptomatik rahatlamanın ötesinde hiçbir müdahale gerekli değildir.

Hayvanlar üzerindeki etkiler

Margatoksin yol açar depolarizasyon insan ve domuz hücrelerinin laboratuvar ortamında.[9] Margatoksin, KV1.3 kanallarının% 99'unu bloke ederek mini domuzlarda T hücrelerinin proliferasyon yanıtını inhibe eder. Ayrıca, bir B hücresi tepkisini bastırır. allojenik aşılama ve tüberküline gecikmiş tipte aşırı duyarlılık reaksiyonunu inhibe eder.[9] Domuzlarda protein yarı ömür iki saattir. Ne zaman peptid sürekli infüze edilirse ishal ve hipersalivasyona yol açar.[10] Bununla birlikte, hayvanlarda hiçbir önemli toksik etki gözlenmez. Margatoksinin plazma konsantrasyonunun 10 nM'den yüksek olduğu zamanın tersine, domuzlarda geçici hiperaktivite meydana gelir. Beyindeki Kv1.1 ve Kv1.2 kanallarının bir etkisi olabilir.

Etkinlik ve yan etkiler

Kv1.3 zaten lenfositler, vasküler düz hücreler, oligodendrositler ve kanser hücreleri. Son çalışmalar[ne zaman? ] Margatoxin gibi Kv1.3-blokerleri için terapötik potansiyel olduğunu göstermişlerdir.

Bir minipig tedavisinde margatoksin ile bir çalışma yürütülmüştür. Sekiz günlük bir tedavi, dozlamanın sona ermesinden sonra üç ila dört hafta süren uzun süreli bir bağışıklık baskılanmasına yol açtı. Timik atrofi (azalmış timüs) gözlendi. Özellikle kortikal bölgedeki hücrelerin sayısı azalmıştı[9]

Tıbbi önemi

Neointimal Hiperplazi hareketi ve çoğalması düz kas bir kan damarının lümen alanına hücreler. Bu, kan akışını engelleyebilen yeni bir iç yapı oluşturur. Bunun genellikle stentlerin ve baypas greftlerinin yerleştirilmesini içeren girişimsel klinik prosedürlerin başarısızlığına neden olduğu görülmektedir.

Değişiklikler nedeniyle potasyum kanalı vasküler yaz düz kas hücreler, kasılmadan çoğalan fenotipe geçer. Kv1.3'ün vasküler proliferasyonda önemli olduğu ileri sürülmektedir. düz kas hücreler. Bu tür kanalların inhibitörleri vasküler düz kas çoğalma, darlık yaralanmanın ardından ve neointimal hiperplazi. Çalışmalar, margatoksinin, 85 pM'lik bir IC50 (yarı maksimum inhibitör konsantrasyon) ile vasküler hücre göçünün yüksek potensli bir inhibitörü olduğunu göstermektedir. Bu çalışmada da olumsuz bir etki bulunmuştur. Bazı arterlerde gözlenen vazokonstriktör etkiler olmuştur, ancak yüksek kan basıncı önemli bir sorun olarak görünmemiştir.[5]

Referanslar

  1. ^ Johnson BA, Stevens SP, Williamson JM (Aralık 1994). "Margatoksinin üç boyutlu yapısının 1H, 13C, 15N üçlü rezonans nükleer manyetik rezonans spektroskopisi ile belirlenmesi". Biyokimya. 33 (50): 15061–70. doi:10.1021 / bi00254a015. PMID  7999764.
  2. ^ a b Garcia-Calvo M, Leonard RJ, Novick J, Stevens SP, Schmalhofer W, Kaczorowski GJ, Garcia ML (Eylül 1993). "Voltaja bağımlı potasyum kanallarını seçici olarak inhibe eden Centruroides margaritatus zehirinin bir bileşeni olan margatoksinin saflaştırılması, karakterizasyonu ve biyosentezi". Biyolojik Kimya Dergisi. 268 (25): 18866–74. PMID  8360176.
  3. ^ Lecomte C, Sabatier JM, Van Rietschoten J, Rochat H (Şubat 1998). "Potasyum kanalı etkili kısa zincirli akrep toksinlerinin yapısını ve farmakolojisini araştırmak için araçlar olarak sentetik peptitler". Biochimie. 80 (2): 151–4. doi:10.1016 / s0300-9084 (98) 80021-7. PMID  9587672.
  4. ^ KCNA3
  5. ^ a b Cheong A, Li J, Sukumar P, Kumar B, Zeng F, Riches K, Munsch C, Wood IC, Porter KE, Beech DJ (Şubat 2011). "KV1.3 kanal blokerleri tarafından vasküler düz kas hücresi göçünün ve insan neointimal hiperplazisinin güçlü baskılanması". Kardiyovasküler Araştırma. 89 (2): 282–9. doi:10.1093 / cvr / cvq305. PMC  3020133. PMID  20884640.
  6. ^ Villalonga N, David M, Bielanska J, Vicente R, Comes N, Valenzuela C, Felipe A (Şubat 2010). "Makrofajlarda voltaja bağlı K + kanallarının immünomodülasyonu: moleküler ve biyofiziksel sonuçlar". Genel Fizyoloji Dergisi. 135 (2): 135–47. doi:10.1085 / jgp.200910334. PMC  2812499. PMID  20100893.
  7. ^ Lewis RS, Cahalan MD (1995). "Lenfositlerdeki potasyum ve kalsiyum kanalları". Yıllık İmmünoloji İncelemesi. 13: 623–53. doi:10.1146 / annurev.iy.13.040195.003203. PMID  7612237.
  8. ^ Malzeme Güvenliği Veri Sayfası, Margatoxin: sc-3586, Santa Cruz Biotechnology, 2004
  9. ^ a b c Koo GC, Blake JT, Talento A, Nguyen M, Lin S, Sirotina A, Shah K, Mulvany K, Hora D, Cunningham P, Wunderler DL, McManus OB, Slaughter R, Bugianesi R, Felix J, Garcia M, Williamson J , Kaczorowski G, Sigal NH, Springer MS, Feeney W (Haziran 1997). "Voltaj kapılı potasyum kanalı Kv1.3'ün blokajı, in vivo immün tepkilerini inhibe eder". Journal of Immunology. 158 (11): 5120–8. PMID  9164927.
  10. ^ Suarez-Kurtz G, Vianna-Jorge R, Pereira BF, Garcia ML, Kaczorowski GJ (Haziran 1999). "Çalkalayıcı tipi Kv1 kanallarının peptidil inhibitörleri, enterik sinir sisteminde kv1.1'i bloke ederek ve asetilkolin salınımını artırarak kobay ileumda seğirmeleri ortaya çıkarır". The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 289 (3): 1517–22. PMID  10336547.

daha fazla okuma

  • Knaus, HG; Koch, RO; Eberhart, A; Kaczorowski, GJ; Garcia, ML; Slaughter, RS (Ekim 1995). "[125I] margatoksin, memeli beynindeki voltaj kapılı potasyum kanalları için olağanüstü yüksek afiniteli bir ligand". Biyokimya. 34 (41): 13627–34. doi:10.1021 / bi00041a043.
  • Kupper J, Prinz AA, Fromherz P (Şubat 2002). "Rekombinant Kv1.3 potasyum kanalları, kültürlenmiş sıçan hipokampal nöronlarının tonik ateşlemesini stabilize eder". Pflügers Arşivi. 443 (4): 541–7. doi:10.1007 / s00424-001-0734-4. PMID  11907820.