Войти
| Дельта-атракотоксин | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 3D-стик модель дельта-атракотоксина-Ar1 (робустоксина) | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Атракотоксин | ||||||||
| Pfam | PF05353 | ||||||||
| InterPro | IPR008017 | ||||||||
| SCOPe | 1qdp / SUPFAM | ||||||||
| суперсемейство OPM | 112 | ||||||||
| белок OPM | 1vtx | ||||||||
| |||||||||
Дельта-атракотоксин (δ-ACTX-Ar1, робустоксин или робустотоксин ) представляет собой низко молекулярный нейротоксический полипептид, обнаруженный в яде сиднейского воронко-паутины (Атракс робустус).
Дельта-атракотоксин вызывает потенциально фатальные нейротоксические симптомы у приматов, замедляя инактивацию каналов ионов натрия в вегетативных и моторных нейронах. В предполагаемой добыче пауков насекомое токсин оказывает такое же действие на каналы ионов калия и кальция.
Структура атракотоксина включает ядро с цистиновый узел мотив, особенность, наблюдаемая у других нейротоксических полипептидов.
С 1927 года ведется учет отравлений людей сиднейским воронкообразным пауком, и в медицинской литературе было зарегистрировано 14 смертей в период с 1927 по 1981 год, когда противоядие стал доступен. Во всех случаях, в которых определялся пол паука, смерть наступала после укуса паука-самца.
Дельта-атракотоксин представляет собой пептидный токсин с 42 остатками с химической формулой C 206 H313 N59O59S9. Аминокислотная последовательность дельта-атракотоксина необычна тем, что она содержит три последовательных остатка цистеина в положениях 14–16. Аминокислотная последовательность дельта-атракотоксина:
Цистеиновые мостики существуют между Cys1 и Cys15, Cys8 и Cys20, Cys14 и Cys31 и Cys42.
Структура состоит из небольшого трехцепочечного бета-листа, стабилизированного дисульфидным узлом, за которым следует С-концевое удлинение, содержащее три классических или обратных y-витка. Дисульфидный узел представляет собой кольцо, состоящее из двух дисульфидных связей (1-15 и 8-20) и соединительной основной цепи, через которую проходит третья дисульфидная связь (14-31). Β-лист, определенный на основе межслойных водородных связей, состоит из остатков 6-8 (цепь I), 19-21 (цепь II) и 29-32 (цепь III), причем топология + 2x, -1. Две водородные связи (один амид из которых имеет медленно обменивающийся амидный протон) между нитями I и III искажены (расстояние от NH до CO от 2,5 до 3,0 A). Между цепями II и III имеется четыре водородные связи (каждая из которых имеет соответствующие медленно обменивающиеся амидные протоны), три из которых присутствуют в большинстве структур и одна в половине структур. В структуре есть несколько разворотов цепочки. Первый не вполне определен и представляет собой ß-поворот типа II (Lys3-Asn6) или y-поворот с центром на Arg5. Цепной разворот II - это y-виток с центром Gly9. Цепной разворот III не очень хорошо определен, являясь либо бета-разворотом типа I (Asnn-Cys14), либо обратным y-поворотом с центром на Asn11. Обращение цепи IV (Cys15-Met18) не стабилизируется водородной связью, но имеет цис-пептидную связь между Cys16 и Pro17 и напоминает переход типа Via. Пятое обращение цепи происходит в области остатков 22-28, которые удовлетворяют критериям i2-петли. С-концевое удлинение, стабилизированное дисульфидной связью Cys16-Cys42, состоит из трех y-витков, VI-VIII, которые, соответственно, представляют собой обратный виток с центром на Thr33, классический виток с центром на Ile35 и обратный виток с центром. на Phe39. Все три водородные связи Y-поворота имеют медленно обменивающиеся амидные протоны (хотя это не относится к другим виткам). Единственный медленно обменивающийся амидный протон, который не учитывается консенсусными водородными связями в каком-либо элементе вторичной структуры, - это протон Gly37 (который связывается водородом с Thr34 в одной из структур). Конформации дисульфидных связей Cys1-Cys15 и Cys8-Cys20 хорошо определены и имеют отрицательный и положительный Xss, соответственно; две другие связи имеют параметры более низкого порядка. Гидрофобное ядро RBX ограничено и состоит по существу из остатков цистина дисульфидного узла и скрытого Met18. Однако петля 22-28 содержит один аполярный остаток, Ala23, и три ароматических соединения, Tyr22, Trp24 и Tyr25, и фланкируется Ile21 на своем N-конце и Trp7 рядом с его C-концом, поэтому эта область представляет собой значительную не- полярная поверхность на молекуле. RBX очень положительно заряжен, с одним остатком Arg (положение последовательности 5) и шестью остатками Lys (3, 4, 10, 19, 40 и 41), уравновешенными только Glu12 и Asp13. Эти заряженные остатки образуют на поверхности три пятна. Участок A состоит из положительно заряженных остатков 3, 4 и 5, участок B из остатков 10, 12, 13 и N-конца (включая возможные солевые мостики между Lys10 и Glu12 и Asp13 и N-конец) и участок C из 19, 40, 41 и С-конец.
Дельта-атракотоксин ответственен за потенциально смертельный синдром отравления, наблюдаемый после отравления паутиной воронкообразной паутины. d-Атракотоксины вызывают спонтанное, повторяющееся возбуждение и продление потенциалов действия, что приводит к непрерывному высвобождению ацетилхолина нейромедиатора из соматических и вегетативных нервных окончаний. Это приведет к более медленной инактивации потенциалзависимых натриевых каналов и гиперполяризационному сдвигу в зависимости активации от напряжения. Это действие происходит из-за зависящего от напряжения связывания с сайтом рецептора нейротоксина-3 аналогично, но не идентично α-токсинам скорпиона и токсинам морского анемона. В токсинах морского анемона и скорпиона комбинации заряженных (особенно катионных) и гидрофобных боковых цепей важны для связывания с их рецепторным сайтом (сайтом 3) натриевого канала. Поэтому неудивительно, что то же самое относится к дельта-атракотоксину и версутоксину (близкому гомологу дельта-атракотоксина). Дельта-атракотоксин представляет собой три отдельных заряженных пятна на своей поверхности, а также неполярную область с центром на петле 22–28. Обе эти структурные особенности могут играть роль в его связывании с потенциал-управляемым натриевым каналом, но необходимы дальнейшие исследования для определения того, какие остатки важны для взаимодействия с натриевым каналом, чтобы можно было построить правдоподобную модель его сайта связывания.
Доступность синтетического токсина позволила ученым продолжить изучение биологической активности токсина, в результате чего было обнаружено, что d-ACTX-Ar1a вызывает повторяющиеся возбуждение и продление потенциала действия. Эти действия лежат в основе клинических симптомов, наблюдаемых после отравления, и дополнительно способствуют пониманию молекулярной основы активности этого мощного нейротоксина на потенциалзависимых натриевых каналах.
В условиях фиксации напряжения в нейронах ганглия задних корешков (DRG) было обнаружено, что эффекты синтетического токсина на натриевые токи существенно не отличались от тех, о которых ранее сообщалось для нативного токсина. Ни нативный, ни синтетический d-ACTX-Ar1a не оказывал никакого эффекта на ТТХ-резистентные натриевые токи, но оба оказывали мощную избирательную модуляцию ТТХ-чувствительных натриевых токов, согласующихся с действием на сайт рецептора нейротоксина-3. Это включает замедление инактивации натриевых каналов, гиперполяризационный сдвиг в зависимости активации от напряжения и гиперполяризационный сдвиг в установившейся инактивации натриевых каналов.
d-ACTX-Ar1a вызывает увеличение продолжительности потенциала действия, сопровождающееся спонтанным повторяющимся возбуждением, но не деполяризует мембранный потенциал покоя. Воздействие на вегетативную нервную систему, включая рвоту, обильное потоотделение, слюноотделение, слезотечение, выраженную гипертензию с последующей гипотонией, вместе с воздействием на соматическую нервную систему, вызывающим фасцикуляцию мышц и одышку (одышку), предположительно связано с чрезмерным высвобождением медиатора. Чтобы идентифицировать поверхность связывания натриевого канала d-ACTX-Ar1a, ученый должен синтезировать аналоги с выбранными изменениями остатков. Исследования будут способствовать более подробному картированию сайта-3, сайта рецептора нейротоксина в натриевом канале, и предоставят данные о структуре и активности, критически важные для определения филоспецифического действия этого и связанных с ним атракотоксинов.
Укус сиднейского паука-воронкообразного паука поначалу причиняет боль из-за больших клыков и кислого pH яда. Если нет немедленного лечения, симптомы могут появиться через 10 минут после укуса. Может возникнуть гипертония, которая часто сопровождается длительной гипотонией и недостаточностью кровообращения. Другие симптомы включают одышку и в конечном итоге дыхательную недостаточность, генерализованную скелетную мышцу фасцикуляцию, слюноотделение, слезотечение, потливость, тошноту, рвоту, диарея, отек легких и боль.
Развитие отравления точно изучено на приматах, симптомы которых очень похожи на симптомы людей. В первые 25 минут после отравления возникают нарушения дыхания, которые постепенно ухудшаются. Некоторым обезьянам требовалась искусственная вентиляция легких. Вначале артериальное давление снижалось, но затем быстро повышалось, после чего артериальное давление постепенно снижалось. Через 40–100 минут возникла тяжелая гипотензия. Слезотечение началось через 6–15 минут, после чего последовало слюноотделение. Эти симптомы были наиболее серьезными в течение 15–35 минут после отравления. Фасцикуляция скелетных мышц начинается через 8–10 минут и достигает пика через 20–45 минут. Это сопровождалось повышением температуры тела.
Отравление мужским ядом вызывало в основном те же симптомы, хотя проявление симптомов было немного отложено. Яд самки также вызывает те же симптомы, но гораздо менее серьезные.
На токсичность яда паука влияет пол паука. Судя по определению минимальной смертельной дозы, яд самца паука-воронкообразной паутины в шесть раз сильнее, чем яд самки паука. Кроме того, разные виды животных по-разному реагируют на яд. Например, крысы, кролики и кошки не пострадали от укуса самки воронкообразного паука, тогда как для 20 процентов мышей и морских свинок укус самки был смертельным. Однако укус самца паука-воронкообразной сети привел к гибели почти всех мышей и морских свинок. Хотя яд паука-самца кажется более сильным, укусы пауков-самцов вызывают у собак и кошек легкие временные эффекты. Большинство приматов, включая людей, по-видимому, чрезвычайно чувствительны к яду паука-воронкообразной паутины.
Значения LD50 были определены на мышах, для яда пауков-самцов 3,3 мг / кг массы тела мыши и для яда самок паука найдено 50 мг / кг массы тела. Было обнаружено значение LD 50 чистого дельта-атракотоксина, выделенного из самца паука, 0,15 мг / кг массы тела.
Противоядие было разработано группа, возглавляемая Струаном Сазерлендом из Лаборатории сывороток Содружества в Мельбурне. С тех пор, как противоядие стало доступным в 1981 году, не было зарегистрировано ни одного смертельного случая от укусов сиднейского паука-паутины. В сентябре 2012 года сообщалось, что запасы противоядия на исходе, и представителей общественности попросили поймать пауков, чтобы их можно было доить для получения яда. Яд получают от пауков, осторожно поглаживая их клыки и собирая крошечные капельки смертельного яда. Яд нужен для производства противоядия. Одна доза противоядия требует от паука около 70 доений.
Противоядие от воронкообразного паука получают из плазмы кроликов, иммунизированных ядом самца воронкообразного паука (Atrax robustus). Каждый флакон продукта содержит 125 единиц противоядия, которое было стандартизировано для нейтрализации 1,25 мг яда воронкообразного паука. Продукт также содержит глицин и другие белки плазмы кролика.
Противоядие от паука-воронкообразного паука представляет собой очищенный иммуноглобулин (в основном иммуноглобулин G), полученный из плазмы кролика, который содержит специфические антитела против токсичных веществ, содержащихся в яде воронкообразный паук, Atrax robustus. Имеются данные, свидетельствующие о том, что противоядие эффективно при лечении пациентов, укушенных некоторыми другими воронкообразными пауками из рода Hadronyche (ранее Atrax).
