Huwentoxin
Huwentoxiner (HWTX) är en grupp neurotoxiska peptider som finns i giftet från den kinesiska fågelspindeln Haplopelma schmidti . Arten var tidigare känd som Haplopelma huwenum , Ornithoctonus huwena och Selenocosmia huwena . Medan strukturell likhet kan hittas bland flera av dessa toxiner, har HWTX som grupp hög funktionell mångfald.
Källor
Huwentoxiner är neurotoxiska peptider som produceras av den kinesiska fågelspindeln, Haplopelma schmidti .
Översikt
Giftet från H. schmidti innehåller en stor mängd olika neurotoxiner, som fungerar för att förlama spindelns byte. Hittills har 14 av de isolerade primärt neurotoxiska peptidkomponenterna karakteriserats och undersökts. I det följande beskrivs två underfamiljer av HWTX: de som riktar sig till spänningsstyrda kalciumkanaler och de som riktar sig mot spänningsstyrda natriumkanaler .
Toxiner riktade mot spänningsstyrda kalciumkanaler (VGCC)
Huwentoxin-I
HWTX-I är den mest förekommande toxiska komponenten i giftet från H. schmidti . Det hämmar presynaptiska N-typ Ca 2+ kanaler.
Kemi
Molekylvikten för HWTX-I är 3750 Da. Toxinet består av 33 rester, inklusive sex cysteiner som bildar tre disulfidbindningar . Dessa tilldelades Cys2-Cys17, Cys9-Cys22 och Cys16-Cys29 och är begravda i molekylen. Molekylen antar en kompakt struktur som består av ett litet trippelsträngat antiparallellt beta-ark och fem beta- varv . Det visade sig att strukturen innehåller ett inhibitor cystin knut (ICK) motiv. För att bilda detta motiv behövs tre disulfidbryggor. Två av dem skapar en slinga genom vilken den tredje disulfidbryggan passerar. Strukturen hos HWTX-I är mycket stabil, sekundära strukturelement förändras inte nämnvärt under olika pH-förhållanden eller efter uppvärmning.
Verkningssätt
HWTX-I hämmar selektivt HVA-kanaler av N-typ . En nyligen genomförd studie fann att HWTX-I också hämmar Na + -kanaler.
Effekter
Hos möss är den intraperitoneala LD50 av HWTX-I 0,70 mg/kg, den intracisternala LD50 har bestämts till 9,40 µg/kg. Neurotoxiska symtom efter intraperitoneal injektion var flämtning, excitation, spastisk förlamning av bakbenen och asynergi.
HWTX-I är ett potentiellt nytt smärtstillande läkemedel. Epidural administrering av HWTX-I hos råttor med kronisk neuropatisk smärta blockerade värmehyperalgesi och mekanisk allodyni i den skadade baktassen hos råttor, vilket indikerar att epiduralt administrerad HWTX-I kunde lindra neuropatisk smärta. Cytosolisk Ca 2+ överbelastning är en av de primära faktorerna för aktivering av inflammatoriska celler, därför kan Ca 2+ kanalblockerare ha en potentiell roll som ett antiinflammatoriskt läkemedel. HWTX-I kan lindra smärta i de inflammatoriska lederna och eliminera arthrocele till viss del. I en råttmodell av reumatoid artrit kan HWTX-I minska koncentrationen av tumörnekrosfaktor α (TNF-α) i serum och minska mRNA-expressionsnivån interleukin 1β (IL-1β) och interleukin 6 (IL-6).
Huwentoxin-X
HWTX-X är den minsta peptiden bland huwentoxiner som hittills isolerats.
Kemi
HWTX-X har en molekylmassa på 2931 Da. Den omfattar 28 aminosyrarester , inklusive sex cysteinrester som bildar tre disulfidbryggor. Liksom de flesta huwentoxiner antar den ICK-motivet. HWTX-X visar liten homologi med andra huwentoxiner, men det kan orsaka reversibel blockering av N-typ Ca 2+ kanaler i dorsal rotganglieceller från råtta under helcellsspänningsklämningsförhållanden . Den visar mer än 50 % homologi med toxinet Ptu1 från mördarbuggen Peirates turpis och ω- conotoxin SVIA från Conus striatus , två N-typ Ca 2+ blockerare.
Verkningssätt
HWTX-X har selektivitet för isoformer av N-typ Ca 2+ kanaler, jämfört med ω-konotoxiner GVIA och MVIIA.
Effekter
HWTX-X blockerar specifikt GVIA-känsliga, N-typ Ca 2+ kanaler i dorsala rotganglieceller från råtta. Den blockerar inte L-typ Ca 2+ kanaler. Även om det strukturellt liknar ω-konotoxiner som blockerar ryckningssvaret på elektrisk nervstimulering, har HWTX-X ingen effekt på ryckningssvaret hos råttans sädesledare .
Toxiner riktade mot spänningsstyrda natriumkanaler (VGSC)
Huwentoxin-II
HWTX-II är en insekticid peptid och är strukturellt ovanlig jämfört med andra HWTX genom att den saknar det typiska ICK-motivet.
Kemi
HWTX-II består av 37 aminosyrarester inklusive sex cysteiner involverade i tre disulfidbryggor. Disulfidbindningen av HWTX-II tilldelades Cys4-Cys18, Cys8-Cys29 och Cys23-Cys34, vilket bildar en 1-3,2-5 och 4-6 disulfidkoppling. Den tredimensionella strukturen av HWTX II innehåller två beta-svängar (Cys4-Ser7 och Lys24-Trp27) och ett dubbelsträngat antiparallellt beta-ark (Tryp27-Cys29 och Cys34-Lys36).
Verkningssätt
HWTX-II kunde reversibelt paralysera kackerlackor under flera timmar, med en median dos ED50 på 127 ± 54 µg/g. HWTX-II blockerar neuromuskulär överföring i den isolerade musnervens diafragmapreparat och verkar kooperativt för att potentiera aktiviteten av HWTX I.
Effekter
Giftet kan förlama kackerlackor.
Huwentoxin-III
HWTX-III är en selektiv hämmare av insektsspänningsstyrda Na + -kanaler. Den har en naturlig mutant som heter HWTX-IIIa, vars sekvens endast är trunkerad en tryptofan (Trp33) rest från C-terminalen av HWTX-III. Denna mutant har inte samma effekter som HWTX-III, vilket tyder på att Trp33 är en viktig rest relaterad till den biologiska funktionen av HWTX-III.
Kemi
HWTX III innehåller 33 rester, inklusive sex cysteinrester, som bildar tre disulfidbryggor. Den har en molekylvikt på 3853 Da.
Verkningssätt
HWTX-III hämmar spänningsstyrda Na + -kanaler på dorsala oparade median (DUM) neuroner (koncentration av toxin vid halvmaximal hämning (IC50) ≈1,106 µmol/L) på liknande sätt som tetrodotoxin (TTX). HWTX-III har ingen effekt på kinetiken för aktivering och inaktivering.
Effekter
HWTX-III visade ingen effekt på aktiverings- och inaktiveringskinetiken för insektsneuronen VGSCs, och heller ingen förändring i kanalernas jonselektivitet. Det kan dock reversibelt förlama kackerlackor, sänka amplituden av Na + -strömmarna på kackerlackans DUM-neuroner. HWTX-III kan förstärka glatta muskelreaktioner som framkallas av nervstimulering av de isolerade råttans sädesledare.
Huwentoxin-IV
HWTX-IV är en hämmare av tetrodotoxin (TTX)-känsliga spänningsstyrda Na + -kanaler.
Kemi
HWTX-IV omfattar 35 aminosyrarester, med tre disulfidbryggor, som tillhör ICK-motivets strukturella familj. Dess molekylvikt är 4108 Da. Den C-terminala karboxylgruppen i detta toxin är amiderad. Disulfidbindningen av HWTX-IV är Cys-2-Cys-17, Cys-9-Cys-24 och Cys-16-Cys-31, som antar ett 1-4, 2-5, 3-6 disulfidmönster.
Verkningssätt
HWTX-IV blockerar specifikt neuronala TTX-känsliga spänningsstyrda Na + -kanaler i dorsal rotganglieneuroner hos vuxna råttor samtidigt som de inte har någon effekt på TTX-resistenta spänningsstyrda Na + -kanaler. HWTX-IV hämmar dessa kanaler genom att binda till receptorplats 4 och fånga domän II-spänningssensorn i den stängda konfigurationen. HWTX-IV är en grindmodifierare som sannolikt fungerar funktionellt som en enkel kanalinhibitor. Uppenbart beteende av grindmodifierare observerades endast under osannolika förhållanden: extrema depolariseringar eller mycket långvariga starka depolariseringar.
Effekter
Experiment har visat att HWTX-IV introducerar en betydande uppgradering av smärttröskeln hos råttor. Med HWTX-IV som selektivt blockerar TTX-känsliga spänningsstyrda Na+-kanaler (som är inblandade i smärtbanorna) hoppas man att det kan användas i smärtterapi. HWTX-IV vid höga doser framkallade inga effekter hos kackerlackor. Inte heller riktar det sig mot VGSC i hjärt- eller skelettmuskler hos både amfibier och däggdjur.
Huwentoxin-VII, -VIII
HWTX-VII och HWTX-VIII är insekticida peptider med aminosyrasekvenser och bioaktiviteter som liknar den för HWTX-II.
Kemi
HWTX-VII och HWTX-VIII är sammansatta av 35 respektive 36 aminosyrarester, båda inklusive sex cysteiner. De kan anta liknande strukturella ställningar och samma disulfidbryggmönster som HWTX-II.
Verkningssätt
Både HWTX-VII och HWTX-VIII blockerar neuromuskulär överföring i den isolerade musfreniska nerven - diafragma- preparat och samverkar med HWTX-I.
Effekter
Båda toxiner förlamar gräshoppor och dödar möss genom intracerebroventrikulär injektion.
