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| サソリの短毒 | |||||||||
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 マルガトキシン。ジスルフィド結合が強調表示されている。PDB 1mtx [1 ] | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | 毒素_2 | ||||||||
| パム | PF00451 | ||||||||
| ファム一族 | CL0054 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00875 | ||||||||
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マルガトキシン(MgTX) は、Kv1.3 電位依存性カリウムチャネルを選択的に阻害するペプチドです。これは、中央アメリカの樹皮サソリとしても知られるCentruroides margaritatusの毒液に含まれています。マルガトキシンは 1993 年に初めて発見されました。これはサソリの毒液から精製され、そのアミノ酸配列が決定されました。
構造
マーガトキシンは、分子量4185 ダルトンの39 個のアミノ酸からなるペプチドです。マーガトキシンの一次アミノ酸配列は次のとおりです。
- 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
あるいは、1文字のシーケンスに翻訳すると、
- TIINVKCTSPKQCLPPCKAQFGQSAGAKCMNGKCKCYPH。
Cys7-Cys29、Cys13-Cys34、Cys17-Cys36の間にはジスルフィド結合がある。マルガトキシンはPfam
によって「サソリ短毒素」に分類されており、サソリ毒由来のカリブドトキシン（44%）、カリオトキシン（54%）、イベリオトキシン（41%）、ノキシウストキシン（79%）などの他のカリウムチャネル遮断薬と配列相同性を示している。[2]
合成
マルガトキシンは、もともとサソリCentrutoides margaritatus (中央アメリカ樹皮サソリ)の毒から精製されたペプチドです。サソリの毒は特異的で、標的に対する親和性が高いため、イオンチャネルの機能に関与するさまざまな受容体タンパク質を特徴付けるのに適したツールとなります。サソリの毒から分離できる天然毒素は少量であるため、研究に十分なタンパク質を生成するために化学合成アプローチが利用されています。このアプローチは、カリウムチャネルへの影響を研究するのに十分な材料を生成するだけでなく、サソリの毒から分離された毒素が他の活性化合物によって汚染されるリスクがあるため、純度を保証します。[3]
マルガトキシンは固相合成法を用いて化学的に合成することができる。この技術で得られた化合物は天然の精製マルガトキシンと比較された。両化合物は物理的および生物学的特性が同じであった。化学的に合成されたマルガトキシンは現在、Kv1.3チャネルの役割の研究に使用されている。[2]
作用機序
マルガトキシンはカリウムチャネルKv1.1、Kv1.2、Kv1.3を阻害します。Kv1.2チャネルは心拍数、インスリン分泌、神経興奮性、上皮電解質輸送、平滑筋収縮、免疫応答、細胞容積に関連する神経伝達物質の放出を制御します。Kv1.3チャネルはTリンパ球とBリンパ球で発現しています。[4]マルガトキシンは20μMの濃度でヒトT細胞の増殖を不可逆的に阻害します。より低濃度では、この阻害は可逆的です。
心血管機能への影響
マルガトキシンは、Kv1.3チャネルの外向き電流と脱分極静止膜電位を著しく減少させます。刺激に反応して細胞内で活動電位を伝導するために必要な時間を増加させます。アセチルコリン（ACh）は、ニコチン性およびムスカリン性ACh受容体の活性化に重要な役割を果たします。マルガトキシンは、ニコチン性ACh受容体アゴニスト誘発性ノルエピネフリン放出に影響します。ベタネコールによるムスカリン性ACh受容体の活性化により、マルガトキシン感受性電流が抑制されました。したがって、Kv1.3は節後交感神経ニューロンの機能に影響を与えると結論付けられ、Kv1.3は心血管機能の交感神経制御に影響を与えると考えられます。[5]
免疫システムの抑制
Kv1.3 チャネルは、Tリンパ球やマクロファージなど、さまざまな細胞に存在します。免疫反応を活性化するには、 Tリンパ球がマクロファージと接触する必要があります。マクロファージは、IL-1、IL-6、TNF-α などのサイトカインを産生します。サイトカインは、免疫反応を増強できる細胞シグナル伝達分子です。Kv1.3 チャネルは、Tリンパ球の活性化、ひいてはマクロファージの活性化に重要です。Kv1.3 チャネルの機能が阻害されるなどして妨害されると、 in vitro でのサイトカイン産生とリンパ球増殖が低下します。これにより、in vivo での免疫反応が抑制されます。
Kv チャネルはマクロファージの増殖と制御中に制御され、その活性は細胞応答中に重要である。単量体 Kv1.3 チャネルを持つ白血球とは対照的に、マクロファージはヘテロ四量体 Kv1.3/Kv1.5 チャネルを持つ。これらのヘテロ四量体は、リンパ球によるマクロファージ活性化のさまざまな段階でマクロファージの膜電位を制御する役割を果たす。カリウム チャネルは、カルシウムによる白血球活性化に関与している。これらの Kv1.3 および 1.5 複合体のさまざまなコンフォメーションは、免疫応答に影響を与える可能性がある。マルガトキシンは Kv1.3 チャネルを阻害するため、ヘテロ二量体は形成されない。マルガトキシンの効果は DEX の効果に似ている。DEX は GC受容体に結合することで K1.3 チャネルの量を減らし、K1.3 チャネルの発現を下方制御する。マルガトキシンと DEX はどちらも免疫抑制を引き起こす。[6]
リンパ球のイオンチャネルへの影響
イオンチャネルはリンパ球のシグナル伝達において重要な役割を果たしている。カリウムチャネルはT細胞の活性化に必要である。カリウムチャネルの薬理学的阻害は免疫疾患の治療に有用である。膜電位はリンパ球の活性化に強力な影響を及ぼしている。静止電位は主にカリウムチャネルによってもたらされるカリウム拡散電位から生じる。マルガトキシンは静止状態のヒトT細胞を脱分極させる。薬理学的研究は、機能的なカリウムチャネルがT細胞とB細胞の活性化に必要であることを示唆している。KVチャネル遮断薬は活性化、遺伝子発現、細胞傷害性T細胞とNK細胞による殺傷、リンホカイン分泌と増殖を阻害する。マルガトキシンはミトゲン誘導増殖、混合リンパ球反応、インターロイキン-2とインターフェロン-ガンマ（IFN-γ）の分泌を阻害する。これは、ミトゲン誘発におけるKVチャネルの役割に関する最も強力な証拠である。[7]
毒性
マルガトキシンは体にいくつかの異なる影響を及ぼす可能性がある：[8]
- 皮膚の炎症を引き起こす可能性があります
- 皮膚から吸収されると有害となる可能性がある
- 目の炎症を引き起こす可能性があります
- 吸入すると有害となる可能性がある
- 物質は粘膜や上気道を刺激する可能性があります
- 飲み込むと有害となる可能性があります
- 長期間または繰り返しの曝露は、特定の敏感な個人にアレルギー反応を引き起こす可能性があります。
- 血流に入ると致命的となる可能性がある
慢性的な影響は心臓、神経、肺、骨格、筋肉に影響を及ぼします。
マルガトキシンの平均致死量(LD50) は 59.9 mg/kg であるため、Centruroides margaritatus の刺傷は、アナフィラキシー反応の可能性を除いて、人間にとって危険ではありません。刺傷は 3 ～ 4 時間、痛み、局所的な腫れ、チクチク感を引き起こしますが、症状の緩和以外の介入は必要ありません。
動物への影響
マルガトキシンは、試験管内でヒトおよびブタの細胞の脱分極を引き起こす。[9]マルガトキシンは、KV1.3チャネルの99%を遮断することで、ミニブタのT細胞の増殖反応を阻害する。さらに、同種免疫に対するB細胞反応を抑制し、ツベルクリンに対する遅延型過敏症反応を阻害する。[9]ブタでは、タンパク質の半減期は2時間である。ペプチドを持続的に注入すると、下痢と唾液分泌過多を引き起こす。[10]しかし、動物に大きな毒性作用は観察されていない。マルガトキシンの血漿濃度が10nMを超える場合とは対照的に、ブタでは一時的な多動が起こる。これは、脳内のKv1.1およびKv1.2チャネルの影響である可能性がある。
効能と副作用
Kv1.3 は、リンパ球、血管平滑細胞、オリゴデンドロサイト、癌細胞の増殖とすでに関連付けられており、最近の研究[いつ? ]では、マルガトキシンなどの Kv1.3 阻害剤に治療効果がある可能性があることが示されています。
ミニブタの治療では、マルガトキシンを用いた研究が行われた。8日間の治療で、投与終了後3～4週間持続する長期の免疫抑制が生じた。胸腺萎縮（胸腺の縮小）が観察された。特に皮質領域の細胞数が減少していた[9]
医学的意義
新生内膜増殖症は、血管の内腔領域への平滑筋細胞の移動と増殖です。これにより、血流を阻害する新しい内部構造が生成されます。これは、ステントやバイパスグラフトの配置を含む介入臨床手順の失敗の原因としてよく見られます。
カリウムチャネルタイプの変化により、血管平滑筋細胞は収縮型から増殖型に切り替わります。Kv1.3 は血管平滑筋細胞の増殖に重要であることが示唆されています。このようなチャネルの阻害剤は、血管平滑筋の増殖、損傷後の狭窄、新生内膜肥大を抑制します。研究によると、マルガトキシンは血管細胞遊走の強力な阻害剤であり、IC50 (最大阻害濃度の半分) は 85 pM です。この研究では、悪影響も見られました。一部の動脈では血管収縮効果が観察されていますが、血圧の上昇は大きな懸念事項としては現れていません。[5]
参考文献
- ^ Johnson BA、Stevens SP、Williamson JM (1994 年 12 月)。「1H、13C、15N 三重共鳴核磁気共鳴分光法によるマルガトキシンの 3 次元構造の決定」。生化学。33 ( 50 ): 15061–70。doi :10.1021/bi00254a015。PMID 7999764 。
- ^ ab Garcia-Calvo M、Leonard RJ、Novick J、Stevens SP、Schmalhofer W、Kaczorowski GJ、Garcia ML (1993 年 9 月)。「電圧依存性カリウムチャネルを選択的に阻害する Centruroides margaritatus 毒の成分であるマルガトキシンの精製、特性評価、生合成」。The Journal of Biological Chemistry。268 (25): 18866–74。doi: 10.1016 / S0021-9258 ( 17 )46707- X。PMID 8360176 。
- ^ Lecomte C, Sabatier JM, Van Rietschoten J, Rochat H (1998年2月). 「カリウムチャネル作用性短鎖サソリ毒素の構造と薬理学を調査するためのツールとしての合成ペプチド」Biochimie . 80 (2): 151–4. doi :10.1016/s0300-9084(98)80021-7. PMID 9587672.
- ^ 朝鮮中央通信3
- ^ ab Cheong A, Li J, Sukumar P, Kumar B, Zeng F, Riches K, Munsch C, Wood IC, Porter KE, Beech DJ (2011 年 2 月). 「KV1.3 チャネル遮断薬による血管平滑筋細胞遊走およびヒト新生内膜肥大の強力な抑制」. Cardiovascular Research . 89 (2): 282–9. doi :10.1093/cvr/cvq305. PMC 3020133. PMID 20884640 .
- ^ ビジャロンガ N、デビッド M、ビエランスカ J、ビセンテ R、カムス N、バレンズエラ C、フェリペ A (2010 年 2 月)。 「マクロファージにおける電位依存性 K+ チャネルの免疫調節: 分子的および生物物理学的影響」。一般生理学ジャーナル。135 (2): 135-47。土井：10.1085/jgp.200910334。PMC 2812499。PMID 20100893。
- ^ Lewis RS、Cahalan MD (1995)。「リンパ球のカリウムおよびカルシウムチャネル」。Annual Review of Immunology。13 :623–53。doi :10.1146/ annurev.iy.13.040195.003203。PMID 7612237 。
- ^ 化学物質安全データシート、マルガトキシン: sc-3586、サンタクルーズバイオテクノロジー、2004
- ^ abc 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 (1997 年 6 月)。「電位依存性カリウムチャネル Kv1.3 の遮断は、生体内での免疫応答を阻害する」。Journal of Immunology。158 ( 11 ): 5120–8。PMID 9164927。
- ^ Suarez-Kurtz G、Vianna-Jorge R、Pereira BF、Garcia ML、Kaczorowski GJ (1999 年 6 月)。「シェーカー型 Kv1 チャネルのペプチド阻害剤は、腸神経系で Kv1.1 を阻害し、アセチルコリンの放出を促進することで、モルモット回腸のけいれんを誘発する」。The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics。289 ( 3): 1517–22。PMID 10336547 。
さらに読む
- Knaus, HG; Koch, RO; Eberhart, A; Kaczorowski, GJ; Garcia, ML; Slaughter, RS (1995 年 10 月)。「[125I] マルガトキシン、哺乳類の脳の電位依存性カリウムチャネルに対する非常に高い親和性リガンド」。生化学。34 ( 41 ) : 13627–34。doi :10.1021/bi00041a043。PMID 7577952。
- Kupper J、Prinz AA、Fromherz P (2002年2 月)。「組み換え型 Kv1.3 カリウム チャネルは培養ラット海馬ニューロンの持続発火を安定化する」。Pflügers Archiv。443 ( 4): 541–7。doi : 10.1007 /s00424-001-0734-4。PMID 11907820。S2CID 12348640 。