델타 아트라코톡신

Delta atracotoxin
델타 아트라코톡신
ACTX spider toxin 1QDP.png
델타아트라코톡신-Ar1(로부스톡신)의 3D 스틱 모델
식별자
기호.아트라코톡신
팜PF05353
인터프로IPR008017
SCOP21qdp/SCOPe/SUPFAM
OPM 슈퍼 패밀리112
OPM단백질1파운드x

델타 아트라코톡신(δ-ACTX-Ar1, 로부스톡신 또는 로부스톡신)은 시드니 깔때기 거미(Atrax robustus)의 독에서 발견되는 저분자 신경 독성 폴리펩타이드이다.

델타 아트라코톡신은 자율신경세포와 운동신경세포에서 나트륨 이온 채널의 불활성화를 느리게 함으로써 영장류에서 잠재적으로 치명적인 신경 독성 증상을 일으킨다.거미들이 의도한 곤충 먹이에서, 독소는 칼륨과 칼슘 이온 [1]채널에 이와 같은 활동을 합니다.

아트라코톡신의 구조는 다른 신경독성 폴리펩타이드에서 [1][2]볼 수 있는 특징인 시스틴 매듭 모티브를 가진 코어 베타 영역을 포함한다.

역사

1927년 이후 시드니 깔때기 거미에 의한 인간의 약물에 대한 기록이 남아 있으며, 1927년부터 항독제가 보급된 1981년 사이에 의학 문헌에 14명의 사망자가 보고되었다.거미의 성별이 확인된 모든 경우에서 수컷 [3]거미에게 물린 후 사망이 발생했다.

구조.

델타 아트라코톡신은 화학식이20631359599 CHNOS인 [4]42-잔류 펩타이드 독소이다.델타 아트라코톡신의 아미노산 배열은 위치 14~16에 세 개의 연속된 시스테인 잔기를 포함하고 있다는 점에서 특이하다.델타 아트라코톡신의 아미노산 배열은 다음과 같다.

CAKKRNWCGK NEDCCPMKIYAWINQQGS CQTITGLFK KC

Cys1과 Cys15, Cys8과 Cys20, Cys14와 Cys31, Cys16과 Cys42 사이에 시스테인 브릿지가 존재합니다.

이 구조는 이황화물 매듭에 의해 안정화 된 작은 세 가닥의 베타 시트로 구성되며, 이어서 세 개의 고전적 또는 역 y-턴으로 구성된 C-말단 확장으로 구성됩니다.디술피드 매듭은 두 개의 디술피드 결합(1-15 및 8-20)과 세 번째 디술피드 결합(14-31)이 통과하는 연결 골격으로 구성된 고리입니다.시트 간 수소 결합에 기초하여 정의된 β-시트는 +2x, –1의 위상을 가진 잔류물 6-8(스트랜드 I), 19-21(스트랜드 II) 및 29-32(스트랜드 III)로 구성된다.가닥 I과 III 사이의 두 수소 결합(한 개의 아미드는 천천히 교환되는 아미드 양성자를 가진다)이 변형된다(NH-CO 거리 2.5 ~ 3.0 A).스트랜드 II와 III 사이에는 4개의 수소 결합이 있으며(모두 느리게 교환되는 아미드 양성자를 가지고 있다), 3개는 대부분의 구조에, 1개는 구조의 절반에 존재한다.이 구조에는 다수의 체인 리버스가 포함되어 있습니다.첫 번째는 잘 정의되지 않았으며 타입 II β턴(Lys3-Asn6) 또는 Arg5를 중심으로 한 y턴 중 하나입니다.체인 반전 II는 Gly9을 중심으로 한 y 회전입니다.체인 반전 III는 타입 I β턴(Asnn-Cys14) 또는 Asn11을 중심으로 한 역y턴 중 하나이므로 잘 정의되어 있지 않다.체인 반전 IV(Cys15-Met18)는 수소 결합에 의해 안정화되지 않고 Cys16과 Pro17 사이에 시스펩타이드 결합을 가지며 Via형 턴과 유사하다.다섯 번째 연쇄 반전은 i2-루프의 기준을 충족하는 잔류물 22-28 영역에서 발생한다.Cys16-Cys42 디술피드 결합에 의해 안정화되는 C 말단 익스텐션은 각각 Thr33을 중심으로 한 역회전, Ile35를 중심으로 한 고전적 턴 및 Pe39를 중심으로 한 역회전인 3개의 Y턴 VI-VIII로 구성됩니다.세 개의 y-턴 수소 결합은 모두 천천히 아미드 양성자를 교환합니다(다른 턴의 경우는 그렇지 않습니다).2차 구조 요소에서 합의 수소 결합에 의해 설명되지 않는 유일한 천천히 교환되는 아미드 양성자는 Gly37이다(구조 중 하나에서 수소가 Thr34에 결합).Cys1-Cys15 및 Cys8-Cys20 이황화물 결합의 배치는 잘 정의되어 있으며 각각 음의 XSS와 양의 XSS를 가집니다. 나머지 두 결합은 낮은 차수의 파라미터를 가집니다.RBX의 소수성 코어는 기본적으로 디술피드 매듭 시스틴 잔류물과 매립된 Met18로 구성되어 제한된다.22-28 루프는 1개의 단극성 잔류물인 Ala23과 3개의 방향족인 Tyr22, Trp24 및 Tyr25를 포함하고 있으며, N 말단에서 Ile21과 C 말단 부근에서 Trp7에 둘러싸여 있기 때문에 이 영역은 분자 상에서 중요한 비극성 표면을 나타냅니다.RBX는 1개의 Arg(시퀀스 위치 5) 및 6개의 Lys(3, 4, 10, 19, 40, 41) 잔기를 가지며, Glu12 및 Asp13에만 의해 평형화된다.이 대전된 잔류물은 표면에 세 개의 패치를 형성합니다.패치 A는 양전하 잔류물 3,4 및 5와 잔류물 10, 12, 13과 N 말단(Lys10과 Glu12와 Asp13과 N 말단 사이의 가능한 소금 브릿지 포함)의 패치 B와 패치 C 19, 40, 41 및 [2]C 말단으로 구성된다.

작용 메커니즘

델타 아트라코톡신은 깔때기 거미 침전 후에 나타나는 잠재적으로 치명적인 침전 증후군의 원인이 된다. d-아트라코톡신은 자발적이고 반복적인 발화를 유도하고 활동 전위의 연장을 유도하여 체세포 및 자율신경 종말에서 아세틸콜린 신경전달물질을 지속적으로 방출시킨다.이로 인해 전압 개폐 나트륨 채널의 비활성화가 느려지고 활성화의 전압 의존성이 과분극화됩니다.이러한 작용은 전갈 a-톡신 및 말미잘 독소와 유사하지만 동일하지는 않은 방식으로 신경독소 사이트 3에 대한 전압 의존적 결합 때문이다.말미잘과 스콜피온 독소에서는 하전(특히 양이온성)과 소수성 측쇄의 조합이 나트륨 채널의 수용체 부위(사이트 3)에 결합하는 데 중요하다.따라서 델타 아트라코톡신과 베르수톡신(델타 아트라코톡신의 가까운 동음이의)에도 같은 것이 적용된다는 것을 발견하는 것은 놀라운 일이 아니다.델타 아트라코톡신은 표면에 세 개의 서로 다른 대전 패치를 나타내며, 22-28 루프를 중심으로 한 비극성 지역도 나타납니다.이러한 두 가지 구조적 특성은 모두 전압 게이트 나트륨 채널에 결합하는 데 역할을 할 수 있지만 결합 [2]부위에서 타당한 모델을 구성할 수 있도록 나트륨 채널과의 상호작용에 중요한 잔류물을 정의하는 추가 연구가 필요하다.

합성

합성 독소의 가용성은 과학자들이 독소의 생물학적 활성을 더 탐구할 수 있게 해주었고, 그 결과 d-ACTX-Ar1a가 반복 발화를 일으키고 활동 전위를 연장시키는 것을 관찰하게 되었다.이러한 작용은 침전 후에 나타나는 임상 증상의 기초가 되며 전압 게이트 나트륨 채널에서 이 잠재적 신경 독소의 활성에 대한 분자 기반 이해에 더욱 기여한다.

등근신경절(DRG) 뉴런의 전압 클램프 조건 하에서 나트륨 전류에 대한 합성 독소의 영향은 이전에 보고된 것과 크게 다르지 않은 것으로 밝혀졌다.네이티브 d-ACTX-Ar1a와 합성 d-ACTX-Ar1a는 모두 TTX 내성 나트륨 전류에 아무런 영향을 미치지 않았지만, 둘 다 신경독 수용체 부위-3의 작용과 일치하는 TTX 민감 나트륨 전류의 잠재적 선택적 변조를 보였다.여기에는 나트륨 채널 불활성화 속도 저하, 활성화 전압 의존성 과분극 전환 및 정상 상태의 나트륨 채널 불활성화 과분극 전환이 포함됩니다.

d-ACTX-Ar1a는 자발적인 반복 발화를 동반하는 활동 전위 지속 시간을 연장시키지만, 휴지막 전위를 탈분극시키지는 않는다.구토, 다한 땀, 침, 침, 침, 침, 저혈압 등의 자율신경계에 미치는 영향과 더불어 근육의 매혹과 호흡곤란(호흡곤란)을 유발하는 체신경계에 미치는 영향은 아마도 과도한 전달물질 방출에 기인하는 것으로 추정된다.d-ACTX-Ar1a의 나트륨 채널 결합 표면을 식별하기 위해 과학자들은 선택된 잔류물 변화로 유물을 합성해야 한다.연구는 나트륨 채널의 신경독 수용체 부위인 사이트-3의 보다 상세한 매핑에 기여하고, 이것과 관련된 아트라코톡신의 [2][5][6]계통특이적 작용을 결정하는 데 중요한 구조-활성 데이터를 제공한다.

독성

거미 독의 독성은 거미의 성별에 의해 영향을 받는다.수컷 깔때기 거미 독은 최소 치사량 측정치에 근거해 암컷 거미보다 6배나 강력해 보인다.게다가, 다른 종의 동물들은 다양한 방식으로 독에 반응하는 경향이 있다.예를 들어, 쥐, 토끼, 고양이는 암컷 깔때기 거미에게 물리는 것에 영향을 받지 않는 반면, 쥐와 기니피그의 20%는 암컷에게 물리는 것이 치명적이었다.그러나 수컷 깔때기 거미 한 마리가 물어서 거의 모든 쥐와 기니피그가 죽었다.비록 수컷 거미의 독이 더 강력해 보이지만, 수컷 거미가 물면 개와 고양이에게 가벼운 일시적인 영향을 미칩니다.인간을 포함한 대부분의 영장류들은 깔때기 거미줄의 [7]독에 극도로 민감한 것으로 보인다.

LD50 값은 쥐에서 결정되었으며, 수컷 거미 독의 경우 3.3mg/kg, 암컷 거미 독의 경우 50mg/kg의 몸무게가 확인되었다.수컷 거미에서 분리된 순수 델타 아트라코톡신의 LD 값 0.15mg/kg 체중을 확인했다50.[8]

징후 및 증상

시드니 깔때기 거미에 물린 것은 처음에는 큰 송곳니와 독의 산성 pH 때문에 고통스럽다.즉시 치료하지 않으면 [3]물린 지 10분 후에 증상이 나타날 수 있습니다.고혈압은 종종 장기간의 저혈압과 순환기 부전이 뒤따른다.다른 증상으로는 호흡곤란과 궁극적으로 호흡부전, 일반 골격근 자극, 침 흘림, 침 흘림, 땀 흘림, 메스꺼움, 구토, 설사, 폐부종, 통증이 있다.

뇌침습의 진행은 영장류에서 정확하게 연구되는데, 영장류는 인간과 증상이 매우 유사하다.호흡곤란 후 25분 이내에 호흡장애가 발생하여 점차 심해진다.몇몇 원숭이들은 인공호흡을 필요로 했다.처음에는 혈압이 낮아졌다가 급격히 상승하여 점차 혈압이 낮아졌다.40-100분 후에 심각한 저혈압이 발생했다.라크리메이션은 6-15분 후에 시작되었고 침이 고였다.이 증상들은 마취 후 15-35분 동안 가장 심각했다.골격근의 매혹은 8-10분 후에 시작되었고 20분에서 45분 사이에 최고조에 달했다.그것은 체온 상승을 동반했다.

수독에 의한 독극물 주입은 증상이 조금 늦었지만 대부분 같은 증상을 보였다.암컷 독은 또한 같은 증상을 일으키지만 훨씬 덜 [9]심각하다.

안티바이놈

항독소는 멜버른에 있는 영연방 혈청 연구소의 Struan Sutherland가 이끄는 팀에 의해 개발되었다.1981년 항독제가 보급된 이후 시드니 깔때기 거미에 물려 사망한 사례는 없다.2012년 9월, 항독소 비축량이 바닥나고 있다고 보고되었고, 일반 대중들은 [10]독을 얻기 위해 거미를 잡을 수 있도록 거미들을 잡도록 요청 받았다.독은 거미들의 송곳니를 섬세하게 쓰다듬고 치명적인 독의 작은 방울들을 모아 거미의 독을 빨아들인다.독은 항독소를 생성하기 위해 필요하다.항독소 1회 복용량은 거미 한 마리에서 약 70개의 젖을 짜야 한다.

수컷 깔때기 거미(Atrax robustus)의 독으로 면역된 토끼의 혈장으로 깔때기 거미줄 항독제를 제조한다.제품의 각 병에는 1.25mg의 깔때기 거미 독을 중화하도록 표준화된 125유닛의 항독이 들어 있습니다.이 제품은 또한 글리신과 다른 토끼 혈장 단백질을 포함하고 있다.

깔때기 거미 항독소는 토끼 혈장에서 유래한 정제 면역 글로불린(주로 면역 글로불린 G)으로 깔때기 거미인 아트랙스 로부스투스의 독에 있는 독성 물질에 대한 특정 항체를 포함하고 있다.항독소가 다른 [11]깔때기 거미에 물린 환자 치료에 효과적이라는 증거가 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b Fletcher JI, Chapman BE, Mackay JP, Howden ME, King GF (November 1997). "The structure of versutoxin (delta-atracotoxin-Hv1) provides insights into the binding of site 3 neurotoxins to the voltage-gated sodium channel". Structure. 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 (December 1997). "Solution structure of robustoxin, the lethal neurotoxin from the funnel-web spider Atrax robustus". FEBS Letters. 419 (2–3): 191–6. doi:10.1016/S0014-5793(97)01452-X. PMID 9428632.
  3. ^ a b Nicholson GM, Graudins A (September 2002). "Spiders of medical importance in the Asia-Pacific: atracotoxin, latrotoxin and related spider neurotoxins". Clinical and Experimental Pharmacology & Physiology. 29 (9): 785–94. doi:10.1046/j.1440-1681.2002.03741.x. PMID 12165044.
  4. ^ PubChem. "Robustoxin". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. Retrieved 2020-03-26.
  5. ^ Nicholson GM, Little MJ, Birinyi-Strachan LC (April 2004). "Structure and function of delta-atracotoxins: lethal neurotoxins targeting the voltage-gated sodium channel". 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 (November 2003). "Synthesis and characterization of delta-atracotoxin-Ar1a, the lethal neurotoxin from venom of the Sydney funnel-web spider (Atrax robustus)". Biochemistry. 42 (44): 12933–40. doi:10.1021/bi030091n. PMID 14596608.
  7. ^ Gupta RC (2012). Veterinary toxicology basic and clinical principles (2nd ed.). Amsterdam: Elsevier. ISBN 978-0-12-385927-3.
  8. ^ Sheumack DD, Baldo BA, Carroll PR, Hampson F, Howden ME, Skorulis A (1984). "A comparative study of properties and toxic constituents of funnel web spider (Atrax) venoms". Comparative Biochemistry and Physiology. C, Comparative Pharmacology and Toxicology. 78 (1): 55–68. doi:10.1016/0742-8413(84)90048-3. PMID 6146485.
  9. ^ Mylecharane EJ, Spence I, Sheumack DD, Claassens R, Howden ME (1989). "Actions of robustoxin, a neurotoxic polypeptide from the venom of the male funnel-web spider (Atrax robustus), in anaesthetized monkeys". Toxicon. 27 (4): 481–92. doi:10.1016/0041-0101(89)90211-0. PMID 2728033.
  10. ^ "Public asked to catch funnel web spider". 9 News Australia. Retrieved 20 May 2020.
  11. ^ "Funnel web spider antivenom – Product information" (PDF). CSL Limited. Archived from the original (PDF) on 21 April 2013.

외부 링크