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フウェントキシン（HWTX）は、中国産の鳥蜘蛛Haplopelma schmidtiの毒液に含まれる神経毒性 ペプチドのグループです。この種は以前はHaplopelma huwenum、Ornithoctonus huwena、Selenocosmia huwenaとして知られていました。[1]これらの毒素のいくつかには構造上の類似性が見られますが、HWTXはグループとして高い機能的多様性を持っています。
出典
フウェントキシンは、中国産の鳥蜘蛛ハプロペルマ・シュミティが産生する神経毒性ペプチドである。[2]
概要
H. schmidtiの毒には、獲物を麻痺させる働きを持つ多種多様な神経毒が含まれています。これまでに、主に神経毒性を持つペプチド成分のうち 14 種類が分離され、特徴づけられ、調査されています。以下では、HWTX の 2 つのサブファミリー、すなわち電位依存性カルシウム チャネルを標的とするサブファミリーと、電位依存性ナトリウム チャネルを標的とするサブファミリーについて説明します。
電位依存性カルシウムチャネル（VGCC）を標的とする毒素
フウェントキシン-I
HWTX-I はH. schmidtiの毒液に最も多く含まれる毒性成分で、シナプス前 N 型 Ca 2+チャネルを阻害します。
化学
HWTX-Iの分子量は3750 Daである。この毒素は33残基から成り、そのうち6つのシステインが3つのジスルフィド結合を形成している。[3] [4]これらはCys2-Cys17、Cys9-Cys22、およびCys16-Cys29として割り当てられ、分子内に埋め込まれている。[5]この分子は、小さな三本鎖の反平行βシートと5つのβターンからなるコンパクトな構造を採用している。この構造には、インヒビターシスチンノット（ICK）モチーフが含まれていることが判明した。このモチーフを形成するには、3つのジスルフィド結合が必要である。そのうち2つは、3番目のジスルフィド結合が通過するループを形成する。[4] [6] [7] HWTX-Iの構造は非常に安定しており、二次構造要素は異なるpH条件下でも加熱後も大幅に変化しない。[8]
作用機序
HWTX-IはN型HVAチャネルを選択的に阻害する。[9]最近の研究では、HWTX-IがNa +チャネルも阻害することが明らかになった。[10]
効果
マウスにおけるHWTX-Iの腹腔内LD 50は0.70 mg/kg、嚢内LD 50は9.40 μg/kgと測定されている。腹腔内注射後の神経毒性症状は、喘ぎ、興奮、後肢の痙性麻痺、および運動麻痺であった。[3] [11]
HWTX-I は、潜在的な新規鎮痛薬です。[12]慢性神経障害性疼痛 のラットに HWTX-I を硬膜外投与すると、ラットの負傷後肢の熱過敏症と機械的異痛が抑制され、硬膜外投与された HWTX-I が神経障害性疼痛を軽減できることが示されました。 [13] 細胞質 Ca 2+過負荷は炎症細胞活性化の主要因子の 1 つであるため、Ca 2+チャネル遮断薬は抗炎症薬としての潜在的な役割を果たす可能性があります。HWTX-I は炎症関節の痛みを軽減し、ある程度関節瘤を解消できます。関節リウマチのラットモデルでは、HWTX-I は血清中の腫瘍壊死因子 α (TNF-α)の濃度を低下させ、インターロイキン 1β (IL-1β) とインターロイキン 6 (IL-6) のmRNA 発現レベルを低下させることができます。[14]
ヒューエントキシン-X
HWTX-X は、これまでに単離されたフエントキシンの中で最も小さいペプチドです。
化学
HWTX-X の分子量は 2931 Da です。28 個のアミノ酸残基から成り、そのうち 6 個のシステイン残基が 3 つのジスルフィド結合を形成しています。ほとんどのフウェントキシンと同様に、ICK モチーフを採用しています。[15] HWTX-X は他のフウェントキシンとはほとんど相同性がありませんが、全細胞電圧クランプ条件下でラットの背根神経節細胞で N 型 Ca 2+チャネルの可逆的な遮断を引き起こすことができます。N型 Ca 2+ブロッカーであるサシガメPeirates turpisの毒素 Ptu1およびConus striatusの ω-コノトキシンSVIAとは 50% 以上の相同性があります。[16]
作用機序
HWTX-X は、 ω-コノトキシン GVIA および MVIIA と比較して、 N 型 Ca 2+チャネルのアイソフォームに対して選択性を持っています。
効果
HWTX-Xはラットの背根神経節細胞におけるGVIA感受性N型Ca 2+チャネルを特異的に阻害する。L型Ca 2+チャネルは阻害しない。電気神経刺激に対するけいれん反応を阻害するω-コノトキシンと構造的に類似しているが、HWTX-Xはラット精管のけいれん反応には影響を及ぼさない。[15]
電位依存性ナトリウムチャネル（VGSC）を標的とする毒素
フウェントキシン-II
HWTX-II は殺虫性ペプチドであり、典型的な ICK モチーフを欠いている点で他の HWTX と比較して構造的に異常です。
化学
HWTX-IIは、3つのジスルフィド結合に関与する6つのシステインを含む37個のアミノ酸残基から構成されています。[17] HWTX-IIのジスルフィド結合は、Cys4-Cys18、Cys8-Cys29、およびCys23-Cys34に割り当てられ、1-3、2-5、および4-6ジスルフィド接続を形成します。[18] HWTX IIの3次元構造には、2つのベータターン（Cys4-Ser7とLys24-Trp27）と二本鎖の反平行ベータシート（Tryp27-Cys29とCys34-Lys36）が含まれています。
作用機序
HWTX-IIはゴキブリを数時間にわたって可逆的に麻痺させることができ、ノックダウン用量ED50の中央値は127 ±54μg/gでした。[19] HWTX-IIは単離したマウス神経横隔膜標本における神経筋伝達を阻害し、HWTX Iの活性を増強するために協力的に作用します。[18]
効果
この毒素はゴキブリを麻痺させる可能性がある。
フウェントキシンIII
HWTX-IIIは昆虫の電位依存性Na +チャネルの選択的阻害剤である。HWTX-IIIaと呼ばれる天然変異体があり、その配列はHWTX-IIIのC末端からトリプトファン（Trp33）残基のみが切り捨てられている[20]。 この変異体はHWTX-IIIと同じ効果を持たないことから、Trp33はHWTX-IIIの生物学的機能に関連する重要な残基であることが示唆されている。
化学
HWTX IIIは33個の残基を含み、そのうち6個のシステイン残基は3つのジスルフィド結合を形成している。分子量は3853 Daである。[20]
作用機序
HWTX-III は、テトロドトキシン(TTX)と同様に、背側不対正中 (DUM) ニューロンの電位依存性 Na +チャネルを阻害します (半最大阻害時の毒素濃度 (IC50) ≈1.106 μmol/L) 。HWTX-III は、活性化と不活性化の速度論には影響しません。
効果
HWTX-IIIは昆虫ニューロンVGSCの活性化および不活性化速度には影響を及ぼさず、チャネルのイオン選択性にも変化は見られなかった。しかし、ゴキブリを可逆的に麻痺させ、ゴキブリDUMニューロンのNa +電流の振幅を低下させることができる。[21] HWTX-IIIは、単離したラット精管の神経刺激によって引き起こされる平滑筋反応を 増強することができる。 [20]
フウェントキシンIV
HWTX-IV は、テトロドトキシン (TTX) 感受性電位依存性 Na +チャネルの阻害剤です。
化学
HWTX-IV は 35 個のアミノ酸残基から成り、3 つのジスルフィド結合を持ち、ICK モチーフ構造ファミリーに属します。分子量は 4108 Da です。この毒素の C 末端カルボキシル基はアミド化されています。HWTX-IV のジスルフィド結合は、Cys-2–Cys-17、Cys-9–Cys-24、および Cys-16–Cys-31 で、1–4、2–5、3–6 ジスルフィド パターンを採用しています。
作用機序
HWTX-IV は、成体ラットの背根神経節ニューロンの神経 TTX 感受性電位依存性 Na +チャネルを特異的に遮断しますが、TTX 抵抗性電位依存性 Na +チャネルには影響しません。HWTX-IV は、受容体部位 4 に結合し、ドメイン II 電位センサーを閉鎖構成に閉じ込めることで、これらのチャネルを阻害します。HWTX-IV は、機能的には単純なチャネル阻害剤として動作する可能性が高いゲーティング モディファイアです。明らかなゲーティング モディファイアタイプの動作は、極端な脱分極または非常に長時間の強い脱分極など、ありそうもない状況でのみ観察されました。[22]
効果
実験により、HWTX-IV はラットの疼痛閾値を大幅に向上させることが明らかになりました。HWTX-IV は TTX 感受性電位依存性 Na+ チャネル (疼痛 経路に関与) を選択的に遮断するため、疼痛治療に応用できると期待されています。高用量の HWTX-IV はゴキブリに効果を及ぼしませんでした。また、両生類と哺乳類の心臓筋や骨格筋の VGSC を標的にすることもありません。[23]
フウェントキシン-VII、-VIII
HWTX-VII および HWTX-VIII は、HWTX-II と同様のアミノ酸配列および生物活性を持つ殺虫ペプチドです。
化学
HWTX-VIIとHWTX-VIIIはそれぞれ35と36のアミノ酸残基から構成され、どちらも6つのシステインを含んでいます。これらはHWTX-IIと同様の構造的足場とジスルフィド架橋パターンを採用している可能性があります。[24]
作用機序
HWTX-VII と HWTX-VIII は両方とも、単離したマウスの横隔膜神経-横隔膜標本における神経筋伝達を阻害し、HWTX-I と協調的に作用します。
効果
どちらの毒素もイナゴを麻痺させ、脳室内注入によりマウスを殺します。
参照
参考文献
- ^ 「分類の詳細 Haplopelma schmidti von Wirth、1991」。世界クモカタログ。ベルン自然史博物館。 2016年5月17日閲覧。
- ^ Wang JF、Peng XJ、Xie LP。中国南部産の Selenocosmia属の新種。Acta Sci。Nat。Univ。Norm。湖南。1993;16(1):51-54
- ^ ab Liang SP, Zhang DY, Pan X, Chen Q, Zhou PA. 中国産鳥蜘蛛 Selenocosmia huwenaの毒から精製された神経毒、フウェントキシンIの特性とアミノ酸配列。Toxicon . 1993年8月;31(8):969-78。
- ^ ab Qu Y, Liang S, Ding J, Liu X, Zhang R, Gu X. クモSelenocosmia huwenaの毒からのフウェントキシン-Iの陽子核磁気共鳴研究：2. 溶液中の3次元構造。J Protein Chem. 1997年8月;16(6):565-74。
- ^ Zhang D、Liang S. クモセレノコスミア・フウェナ由来の神経毒、フウェントキシン-Iの3つのジスルフィド結合の割り当て。J Protein Chem. 1993年12月;12(6):735-40。
- ^ Pallaghy PK、Nielsen KJ、Craik DJ、Norton RS。毒性および阻害性ポリペプチドにおけるシスチンノットと三重鎖βシートを組み込んだ共通の構造モチーフ。Protein Sci。1994年10月;3(10):1833-9。
- ^ Norton RS、Pallaghy PK。イオンチャネル毒素および関連ポリペプチドのシスチンノット構造。Toxicon。1998年11月;36(11):1573-83。
- ^ Liang SP, Zong X, Luo JC, Jing H, Gu XC. クモ Selenocosmia huwenaの毒に含まれる神経毒であるhuwentoxin-Iの二次構造研究。Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinenisis。1993;29:668-74。
- ^ Peng K、Chen XD、Liang SP。分化したNG108-15細胞のCa(2+)チャネルに対するHuwentoxin-Iの影響、パッチクランプ研究。Toxicon。2001年4月;39(4):491-8。
- ^ Wang M, Rong M, Xiao Y, Liang S. ラット海馬およびゴキブリ背側不対正中ニューロンの電位依存性ナトリウムチャネルに対するフウェントキシン-Iの影響。ペプチド。2012年3月;34(1):19-25。
- ^ Zhou PA, Xie XJ, Li M, Yang DM, Xie ZP, Zong X, et al. 中国鳥蜘蛛Selenocosmia huwenaの毒から精製したフウェントキシン-Iによる神経筋伝達の遮断。Toxicon。1997年1月;35(1):39-45。
- ^ Che N、Wang L、Gao Y、An C. 大腸菌における神経毒Huwentoxin-Iの可溶性発現およびワンステップ精製。Protein Expr Purif. 2009年6月;65(2):154-9。
- ^ Luo ZM、Li LL、Zhang J、Xie HY、Shen JQ、Liang SP。慢性神経障害性疼痛ラットにおけるHWTX-Iの硬膜外投与の効果。Chin J Pain Med。2002;8:219-24。
- ^ Wen Tao Z, Gu Yang T, Ying R, Mao Cai W, Lin L, Chi Miao L, et al. 関節リウマチのラットに硬膜外投与したHWTX-Iの鎮痛効果。Int J Sports Med. 2011年11月;32(11):869-74。
- ^ ab Liu Z, Dai J, Dai L, Deng M, Hu Z, Hu W, et al. 中国産鳥グモOrnithoctonus huwena由来のN型カルシウムチャネル特異的遮断薬Huwentoxin-Xの機能と溶液構造。J Biol Chem. 2006年3月31日;281(13):8628-35。
- ^ Bernard C, Corzo G, Mosbah A, Nakajima T, Darbon H. 電圧感受性カルシウムチャネルN型を阻害するサシガメPeirates turpisの毒素Ptu1の溶液構造。生化学。2001年10月30日;40(43):12795-800。
- ^ Anette SN. タランチュラ（Eurypelma californicum）の毒、多成分系。Biol Chem Hoppe-Seyler。1989;370:485-98。
- ^ ab Shu Q、Liang SP. 中国産鳥蜘蛛Selenocosmia huwenaの毒から抽出した神経毒性ペプチド、フウェントキシンIIの精製と特性評価。J Pept Res. 1999年5月;53(5):486-91。
- ^ Shu Q、Lu SY、Gu XC、Liang SP. (1)H-NMR 共鳴の配列特異的割り当てと HWTX-II の二次構造の決定。シェン・ウー・フア・シュエ・ユウ・シェン・ウー・ウー・リー・シュエ・バオ（上海）。 2001;33(1):65-70。
- ^ abc Huang RH、Liu ZH、Liang SP。クモSelenocosmia huwena Wang（Ornithoctonus huwena Wang）の毒からの神経毒性ペプチドhuwentoxin-IIIと天然の不活性変異体の精製と特性評価。Sheng Wu Hua Xue Yu Sheng Wu Wu Li Xue Bao（上海）。2003年11月;35(11):976-80。
- ^ Wang RL、Yi S、Liang SP。2つの昆虫毒素、フウェントキシンIIIとハイナントキシンVIの電位依存性ナトリウムチャネルに対する作用メカニズム。浙江大学科学誌。2010年6月;11(6):451-7。
- ^ Xiao Y、Bingham JP、Zhu W、Moczydlowski E、Liang S、Cummins TR。タランチュラのフウェントキシンIVは受容体部位4に結合し、ドメインIIの電圧センサーを閉じた構成に閉じ込めることで、神経ナトリウムチャネルを阻害します。J Biol Chem. 2008年10月3日;283(40):27300-13。
- ^ Peng K, Shu Q, Liu Z, Liang S. 中国産鳥グモSelenocosmia huwena由来の強力な神経テトロドトキシン（TTX）感受性ナトリウムチャネル拮抗薬huwentoxin-IVの機能と溶液構造。J Biol Chem. 2002年12月6日;277(49):47564-71。
- ^ Dai J、Liang SP。HWTX-VII および HWTX-VIII の精製と特性解析: 中国産鳥グモSelenocosmia huwena由来の 2 つの新規殺虫性神経毒。Chin J Biochem Mol Biol。2003;19:71-5。