スティコダクティラ毒素

ShKドメインのような
ShK毒素のNMR溶液構造の虹色の漫画図（N末端＝青、C末端＝赤） 。 [1]ジスルフィド結合に関与するシステイン残基の側鎖は棒で表示され、これらの結合中の硫黄原子は黄色で表示されています。
識別子
シンボル	シュケー
パム	PF01549
インタープロ	著作権
頭いい	SM00254
SCOP2	1roo / スコープ / SUPFAM
TCDB	8.B.14
OPMスーパーファミリー	296
OPMタンパク質	2lg4
利用可能なタンパク質構造: パム   構造 / ECOD   ＰＤＢ RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBサム 構造の概要

Stichodactyla 毒素( ShK、ShkT ) は、イソギンチャクStichodactyla helianthus由来の35 残基の基本 ペプチドで、多数のカリウムチャネルをブロックします。関連ペプチドは、 ShkT ドメインとして知られるタンパク質ドメインの保存されたファミリーを形成します。このファミリーのよく研究されている別の毒素は、Bunodosoma granulifera由来のBgKです。

ShK の類似体である ShK-186 またはダラザチドは、自己免疫疾患の治療薬として臨床試験中です。

Stichodactyla helianthusは、 Stichodactylidae科に属するイソギンチャクの一種(門:刺胞動物門) です。Helianthusはギリシャ語の helios (太陽) と anthos (花)に由来し、この種の一般名「太陽イソギンチャク」に該当します。固着性で、主な捕食者であるイセエビから身を守るために強力な神経毒を使用します。^[2]毒には、​​他の成分とともに、多数のイオンチャネル遮断ペプチドが含まれています。1995 年、Olga Castaneda と Evert Karlsson が率いるグループは、ShK というカリウムチャネル遮断 35 残基ペプチドをS. helianthusから単離しました。^[3]同年、William Kem と共同研究者の Michael Pennington はShK を合成して折り畳み、これがニューロンとリンパ球の電圧依存性カリウムチャネルを遮断することを示しました。^[4] 1996年、レイ・ノートンがShKの3次元構造を決定した。^{[1] 2005～2006年、ジョージ・シャンディ、クリスティン・ビートン、マイケル・ペニントンが}K _v 1.3の選択的阻害剤であるShK-170とShK-186（ShK-L5）を開発した。^{[5] [6]}現在ダラザチドと呼ばれるShK-186は、2015～2017年にショーン・イアドナートとエリック・タルチャによって、自己免疫疾患に対するヒト初のK _v 1.3阻害剤としてヒト臨床試験に進められた。^[7]

ShK は、Cys3-Cys35、Cys12-Cys28、および Cys17-Cys32 の3 つのジスルフィド結合によって架橋されています。ShK の溶液構造は、残基 14-19 と 21-24 からなる2 つの短いα ヘリックスを明らかにしています。N末端の8 つの残基は拡張された構造をとり、その後に3 ₁₀ヘリックスに似た一対の連結ターンが続きます。C末端のCys35 残基は、Cys3 とのジスルフィド結合を介してほぼ頭から尾までの環状構造を形成します。^{[1] [8] [9] [10] [11] [12]}

2018年5月現在、EMBLのSMARTデータベース[ ^13]には、 1797個のタンパク質（1〜8個のドメイン/タンパク質）中のShKと構造的に類似する3345個のタンパク質ドメインがリストされており、その多くは線虫Caenorhabditis elegansや毒ヘビに含まれています。[ 14 ^{] [15] [16] [17] [18]}これらのドメインの大部分はメタロペプチダーゼに存在しますが、その他はプロリル4-ヒドロキシラーゼ、チロシナーゼ、ペルオキシダーゼ、酸化還元酵素、または上皮成長因子様ドメイン、トロンボスポンジン型リピート、もしくはトリプシン様セリンプロテアーゼドメインを含むタンパク質に存在します。^{[14] [15] [16] [17] [18]} ShK様ドメインを含む唯一のヒトタンパク質はMMP-23（マトリックスメタロプロテアーゼ23）とMFAP-2（ミクロフィブリル関連糖タンパク質2）である。^{[14] [15] [16] [17] [18]}

ShKペプチドは、ナノモルからピコモルの効力でカリウム（K ⁺）イオンチャネルK _v 1.1、K _v 1.3、K _v 1.6、K _v 3.2、K _Ca 3.1を阻害し、HERG（ K _v 11.1）心臓カリウムチャネルには影響を及ぼさない。^{[19] [20]}神経細胞のK _v 1.1チャネルとTリンパ球のK _v 1.3チャネルは、ShKによって最も強力に阻害される。^[8]

ShKとその類似体はチャネル孔の遮断剤である。これらは、チャネル孔の外側の入り口にある浅い「前庭」と相互作用することにより、 K ^{+チャネルテトラマーの4つのサブユニットすべてに結合する。 [5] [8] [9] [12] [21] [22] [19]}これらのペプチドは、2つの重要な相互作用によって外部前庭に固定されている。1つ目はLys22で、これは「ボトルのコルク」のようにチャネルの孔に突出して閉塞し、カリウムイオンがチャネル孔を通過するのをブロックする。^{[8] [23] [22] [19]} 2つ目は隣接するTyr23で、Lys22と一緒にチャネルブロックに必要な「機能的な2つ組」を形成する。^{[8] [9] [22] [23] [19]}多くのK ⁺チャネル遮断ペプチドには、リジンと隣接する芳香族または脂肪族残基のこのような2つ組が含まれている。^{[19] [20]} 一部のK ⁺チャネル遮断ペプチドは機能的な二元性を欠いているが、これらのペプチドでも、ペプチド配列中のリジンの位置に関係なく、リジンが物理的にチャネルを遮断する。^[24]追加の相互作用により、ShKとその類似体が外部前庭に固定され、効力と選択性に寄与する。^{[8] [9] [22] [23] [19]}たとえば、ShKのArg11とArg29は、マウスK _{v 1.3外部前庭の隣接するサブユニットの2つのAsp386残基と相互作用する（ヒトK v} 1.3のAsp433に相当）。^{[8] [9] [22] [23] [19]}

ニューロンの K _v 1.1 チャネルやその他の密接に関連するチャネルよりもK _v 1.3 チャネルの特異性を高めるために、いくつかの ShK 類似体が生成されています。

• ShK-Dap ²² :これは、K _v 1.3に対してある程度の特異性を示した最初の類似体でした。 ShKの孔を塞ぐリジン^{22は、ShK-Dap 22}ではジアミノプロピオン酸（Dap）に置き換えられています。^{[8] [22] [25] Dapは、リジン（6.3 Å）よりも短い側鎖長（} C _αから2.5 Å ）を持つ非天然のリジン類似体です。 ^[26] Dap ²²は、チャネルの選択性フィルターと相互作用するリジン²²とは対照的に、外部前庭のより外側の残基と相互作用します。 ^[22]結果として、外部前庭でのShKとShK-Dap ²²の向きは大幅に異なります。^[22] ShK-Dap ^22は、全細胞パッチクランプ実験において、近縁のチャネルよりもK _{v 1.3に対して20倍以上の選択性を示すが、} ^[8]平衡結合アッセイでは、ShKとほぼ同じ効力でK _v 1.1-K _{v 1.2ヘテロテトラマーに結合し、これはホモテトラマーK v} 1.1またはK _v 1.2チャネルの研究からは予測されない。^[25]
• ShK-F6CA:親水性AEEAリンカー（2-アミノエトキシ-2-エトキシ酢酸、ミニPEG ）を介してペプチドのN末端にフルオレセインを結合させることで、K _v 1.3に対する特異性がK v 1.1および関連チャネルの100倍であるペプチドShK-F6CA（フルオレセイン-6-カルボキシル）が得られました。[27] AEEAリンカーを介してShKのN末端にテトラメチルローダミンまたはビオチンを結合しても、K _v 1.1に対するK ^v 1.3に対する特異性は増加しませんでした。 [ 27 ] _ShK - _F6CAの^強化された特異性は、電荷の違いによって説明できるかもしれません。F6CAは負に帯電し、テトラメチルローダミンは正に帯電し、ビオチンは中性です。^[27]その後の他の類似体を用いた研究では、負に帯電したF6CAはShK-192およびShK-EWSSで示されているように、Kv1.3チャネルの砲塔上の残基と相互作用する可能性が高いことが示唆されている。_[ 9 ^{] [12]}

• ShK-170、ShK-186、ShK-192、および ShK-EWSS: ShK-F6CA に基づいて、追加の類似体が作られました。AEEA リンカーを介して ShK の N 末端に L-ホスホチロシンを結合すると、関連チャネルに対する K _v 1.3の特異性が 100 ～ 1000 倍になるペプチド ShK-170 が生成されました。ShK-186 (別名 SL5、別名 Dalazatide) は、C 末端カルボキシルがアミドに置き換えられていることを除いて ShK-170 と同一です。ShK-186 は、IC _{50が 69 pM で K v 1.3 をブロックし、密接に関連するチャネルに対する K v} 1.3の特異性はShK-170 と同じです。^[19] ShK-170とShK-186のL-ホスホチロシンは生体内で急速に脱リン酸化され、K _v 1.3に対する特異性が低下した類似体ShK-198を生成します。^{[5] [28] [29]}この問題を克服するために、ShK-192とShK-EWSSが開発されました。ShK-192では、N末端のL-ホスホチロシンが非加水分解性のパラホスホノフェニルアラニン（Ppa）に置き換えられ、Met21はメチオニンの酸化を避けるために非天然アミノ酸のノルロイシンに置き換えられています。^{[9] [29]} ShK-EWSSでは、AEEAリンカーとL-ホスホチロシンがグルタミン酸（E）、トリプトファン（W）、および2つのセリン（S）残基に置き換えられています。^[12] ShK-192とShK-EWSSはともに関連チャネルを介してK _v 1.3に対して非常に特異的である。
• ShK-K18A： K _v 1.3とK _{v 1.1の}ドッキングと分子動力学シミュレーション、続いてアンブレラサンプリングシミュレーションにより、選択的Kv1.3阻害剤ShK-K18Aへの道が開かれた。^[30]
• 寄生虫中のShK関連ペプチド：鉤虫Ancylostoma caninumおよびAncylostoma ceylanicum由来の51残基ペプチドAcK1 、および糸状虫Brugia malayi由来のメタロプロテアーゼのC末端ドメインBmK1は、ShKに酷似したらせん構造をとっている。^[31] AcK1およびBmK1はナノモル～マイクロモル濃度でK _v 1.3チャネルを阻害し、ナイーブおよび中枢記憶T細胞サブセットに影響を与えることなくラットのエフェクター記憶T細胞を抑制する。 ^[31] さらに、それらはヒトT細胞によるIFN-g産生を抑制し、皮膚ホーミングエフェクター記憶T細胞によって引き起こされる遅延型過敏症反応を阻害する。 ^[31] Teladorsagia circumcinctaはヒツジやヤギに感染する経済的に重要な寄生虫である。 TcK6はC末端ShK関連ドメインを持つ90残基のタンパク質で、この寄生虫の粘膜潜伏幼虫期にアップレギュレーションされる。^{[32] TcK6は羊T細胞による}タプシガルギン誘発性IFN-g産生を適度に抑制することから、寄生虫は粘膜T細胞を調節することでこのタンパク質を免疫回避に利用していることが示唆される。^[32]

ShKとその類似体は分子量が低いため、腎臓から急速に排出される傾向があります。ラットでは、半減期はShK-186で約6分、ShK-198で約11分で、クリアランス率は約950 ml/kg·分です。^[28] サルでは、半減期はShK-186で約12分、ShK-198で約46分で、クリアランス率は約80 ml/kg·分です。^[28]

ShKのPEG化： ShK類似体であるShK[Q16K]にポリエチレングリコール（PEG）を結合させると、分子量が増加して腎クリアランスが低下し、マウスでは血漿半減期が15時間、カニクイザルでは64時間に延長した。^[11] PEG化は免疫原性を低下させ、ペプチドをタンパク質分解や不活性表面への非特異的吸着から保護することもできる。PEG化ShK[Q16K]は、多発性硬化症のモデルであるラットの養子移入実験的自己免疫性脳脊髄炎を予防した。^[11]

• ShKのより大きなタンパク質への結合：ペプチドの循環半減期は、それらをより大きなタンパク質またはタンパク質ドメインに結合することによって延長することができる。^{[19] [33] [34]コンビナトリアルShKペプチドライブラリをスクリーニングすることにより、IgG1-FcのC末端に融合したときにピコモル効力を保持し、}生体内での遅延型過敏症を効果的に抑制し、循環半減期の延長を示した新規類似体が同定された。 ^[35]
• 急速な血漿クリアランスにもかかわらず効果が持続：ラットおよびリスザルにおける ShK-186 の¹¹¹ In-DOTA 複合体を用いた SPECT/CT 画像研究では、注射部位からの放出が遅く、血中濃度がそれぞれ 2 日間および 7 日間、チャネル遮断用量を超えていたことが明らかになった。 ^[28]ヒト末梢血 T 細胞の研究では、ShK-186 への短時間の曝露でサイトカイン反応を抑制するのに十分であることが示された。^[28]これらの知見は、ShK-186 は循環半減期が短いにもかかわらず、治療効果が持続する可能性があることを示唆している。ラットでは、このペプチドは 1 日 1 回から 3 日に 1 回投与すると、自己免疫疾患の動物モデルの疾患治療に有効である。^[28]ヒトでは、週 2 回の皮下注射で尋常性乾癬患者の疾患を緩和するのに十分である。^[7]

ShKとその類似体は分子量が低く、等電点が高いため、経口投与後にこれらのペプチドが胃や腸から吸収される可能性は低い。舌下投与は可能である。蛍光ShK類似体は、浸透促進剤セトリミドの有無にかかわらず、粘膜付着性キトサンベースのゲルで舌下投与した後、薬理学的濃度で血流に吸収された。^[36]ペプチドをエアロゾルとして肺や皮膚を通して、または点眼薬として送達することも可能。^{[37] [38] [39]}

T細胞が活性化すると、カルシウムはOraiタンパク質とStimタンパク質の複合体として形成されるストア作動性CRACチャネル（カルシウム放出活性化チャネル）を介してリンパ球に入ります。^{[40] [41]}細胞内カルシウムの上昇によりシグナル伝達カスケードが開始され、最終的にサイトカインの産生と増殖が起こります。^{[40 ] [ 41]} T細胞内のK _v 1.3 K ⁺チャネルとカルシウム活性化K _Ca 3.1 K ⁺チャネルは、相殺する陽イオン流出を提供することで、CRACを介して細胞質へのカルシウム流入を促進します。^{[19] [40] [41]} K _v 1.3の遮断はT細胞の膜電位を脱分極させ、カルシウムシグナル伝達とIL-2産生を抑制しますが、IL2受容体の発現は抑制しません。^{[42] [43] [44] [45] [46]} K _v 1.3阻害剤は、細胞内カルシウムの上昇に依存しない活性化経路（抗CD28、IL-2など）には影響を及ぼさない。^{[42] [43]} K _v 1.3およびK _Ca 3.1チャネルの発現は、T細胞の活性化およびメモリーT細胞への分化中に変化する。^{[19] [40] [41] [47] [48]}ナイーブT細胞および中心記憶T細胞（T _{CM ）が活性化されると、K v 1.3の数に大きな変化なく、K Ca} 3.1発現が細胞あたり約500までアップレギュレーションされる。^{[19] [40] [41] [47] [48]}対照的に、終末分化したエフェクターメモリーサブセット（T _EM、T _EMRA [T エフェクターメモリー再発現 CD45RA]）が活性化されると、 K _{Ca 3.1 に変化なく、K v} 1.3 が細胞あたり 1500 までアップレギュレーションされる。^{[19] [40] [41 ] [ 47 ] [48]} T 細胞が慢性的に活性化されると、 K _v 1.3 チャネルの数が増加し、K _Ca 3.1 チャネルの数は減少する。^{[40] [41] [47] [48] [49]}この差次的発現の結果として、K _{Ca 3.1 チャネルの阻害剤はナイーブ細胞と T CM}細胞の機能を優先的に抑制するが、K _v 1.3 チャネルを選択的に阻害する ShK およびその類似体は、慢性的に活性化されたエフェクターメモリー T 細胞（T _EM、T _EMRA ）の機能を優先的に抑制する。^{[19] [40] [41] [47][48]}

特に興味深いのは、アムジェン社で開発された多数の ShK 類似体で、T 細胞によるインターロイキン 2 およびインターフェロン ガンマの産生を抑制した。^[11] K _v 1.3 阻害剤のこの阻害効果は部分的かつ刺激強度に依存し、抗 CD3/CD28 刺激が強化された T 細胞に対する阻害効果は低下する。^[50]慢性的に活性化された CD28^ヌルエフェクターメモリー T 細胞は、自己免疫疾患 (例: 狼瘡、クローン病、関節リウマチ、多発性硬化症) に関与している。^{[51] [52] [53]}

これらの慢性的に活性化したT細胞におけるK _v 1.3チャネルの遮断は、カルシウムシグナル伝達、サイトカイン産生（インターフェロンγ、インターロイキン-2、インターロイキン17）、および細胞増殖を抑制する。^{[6] [19] [29] [30] [40] [41] [47] [48] CD28 +}のエフェクターメモリーT細胞は、抗CD3抗体と抗CD28抗体によって共刺激された場合、K _v 1.3ブロッカーによる抑制に抵抗性であるが、抗CD3抗体単独で刺激された場合は抑制に敏感である。^[48] 生体内では、ShK-186は炎症性遅延型過敏症反応の部位でエフェクターメモリーT細胞を麻痺させ、炎症組織でこれらのT細胞が活性化するのを防ぐ。^{[54]対照的に、ShK-186はナイーブ細胞と}_TCM細胞のリンパ節へのホーミングと運動には影響を及ぼさないが、これはおそらくこれらの細胞が_{KCa3.1チャネルを発現し、 Kv1.3}遮断の影響から保護されているためであると考えられる。^[54]

K _v 1.3 はミクログリアの活性化に重要な役割を果たしている。^{[55] [56] [57] [58]} ShK-186 の類似体である ShK-223 は、ミクログリアによるリポ多糖 (LPS) 誘発性接着斑形成を減少させ、LPS 誘発性ミクログリア遊走阻害を逆転させ、ミクログリア輸送に関与するタンパク質である EH ドメイン含有タンパク質 1 (EHD1) の LPS 誘発性アップレギュレーションを阻害した。^{[59]アルツハイマー病プラークのミクログリアで K} _v 1.3 発現の増加が報告された。^[60]小分子K _v 1.3 遮断薬 (PAP-1) が AD のマウスモデルでアルツハイマー病様特性を軽減したという概念実証研究で報告されているように、K v 1.3 阻害剤はアルツハイマー病の管理に_使用できる可能性がある。^[61]

ShK、ShK-Dap ²²、ShK-170、PEG化ShK-Q16Kは、多発性硬化症のモデルであるルイスラットにおける養子移入EAEを予防する。^{[5] [11]}多発性硬化症は再発寛解型疾​​患であるため、ShK-186とShK-192はDA（ダークアグーチ）ラットの再発寛解型EAEモデルで評価された。1日1回から3日に1回の投与で、どちらも疾患を予防および治療した。^{[54] [28] [29]}このように、K _v 1.3阻害剤は、単独で投与した場合、多発性硬化症のラットモデルの疾患治療に有効であり、^{[11] [28] [62] [63] K} _Ca 3.1チャネルの代償的過剰発現によって治療効果が損なわれることはないと思われる。^{[49] [64]}

ShK-186は毎日または隔日投与した場合、PIAの治療に効果的であった。^{[5] [6] [54] [28]}サソリ毒のK _V 1.3阻害剤もこのモデルで効果的であった。^[65]これらの研究の両方で、K _v 1.3の遮断のみで疾患の改善に十分であり、示唆されているようにK _Ca 3.1の同時遮断は必要なかった。^{[49] [64]}

中等度から重度のアトピー性皮膚炎（AD）患者の皮膚病変に浸潤するT細胞のほとんどはK _v 1.3を高レベルで発現しており、K _v 1.3阻害剤がADの治療に有効である可能性を示唆している。^[66]卵白アルブミン誘発性遅延型過敏症およびオキサゾロン誘発性皮膚炎は、アトピー性皮膚炎のモデルと考えられている。^{[66] [67] [68] [69] [70]} ShK、ShK-170、ShK-186、ShK-192、およびShK-IgG-Fcは、いずれもオボアルブミン誘発性遅延型過敏症モデルに有効であったが、^{[5] [6] [9] [54] [28 ] [ 29] [35 ] [66] [69 ] [ 70] [71] [72] [73] [74] [75]}、ShK-198の局所製剤はオキサゾロン誘発性皮膚炎の治療に有効であった。^{[66] K} _{Ca 3.1チャネルによる補償がK V} 1.3遮断を無効にすると報告されている場合でも、ShK単独投与は3つの研究のうち2つで遅延型過敏症を有意に、ただしわずかながら抑制した。^[49]

乾癬は、世界中で多くの人々を苦しめている重篤な皮膚の自己免疫疾患です。最近の生物学的製剤は疾患の改善に成功していますが、乾癬に対する安全で効果的な薬はまだ探究されています。K _V 1.3 阻害剤 (ShK、PAP-1) は、乾癬様 (乾癬様) SCID (重症複合免疫不全) マウス モデルで疾患を治療すると報告されています。^[76]尋常性乾癬患者を対象とした第 1b 相プラセボ対照臨床試験では、週 2 回 (1 患者あたり 30 または 60 mg/回) 皮下注射で ShK-186 を投与したところ、ベースラインから 32 日目までの PASI (乾癬面積および重症度指数) スコアが統計的に有意に減少し、症状の改善が見られました。^[7]これらの患者では、複数の炎症マーカーの血漿レベルが低下し、末梢血メモリー T 細胞上の T 細胞活性化マーカーの発現も低下しました。^[7]

肥満と糖尿病は、世界的に大きな医療問題となっている。これらの代謝性疾患には、安全な薬剤が必要である。食事誘発性肥満のマウスモデルにおいて、ShK-186は、摂取カロリー増加による悪影響を打ち消した。体重増加、肥満、脂肪肝が減少し、コレステロール、糖、HbA1c、インスリン、レプチンの血中濃度が低下し、末梢インスリン感受性が強化された。^[77] K _{v 1.3遺伝子の遺伝子欠失でも同じ効果があり、ShK-186の効果はK v} 1.3の阻害によるものであることを示している。 ^{[78] [77] [79] [80]} ShK-186の治療効果には、少なくとも2つのメカニズムが寄与している。高カロリー食は、褐色脂肪組織でK _{v 1.3の発現を誘発した。} ^[77] ShK-186はK _v 1.3を阻害することで、グルコースの取り込みを2倍にし、褐色脂肪による脂肪酸のβ酸化、解糖、脂肪酸合成、脱共役タンパク質1の発現を増加させた。^[77]褐色脂肪の活性化の結果、酸素消費量とエネルギー消費量が増加した。^[77]肥満食は肝臓でのK _v 1.3発現も誘導し、ShK-186は肝臓でのエネルギーと脂質代謝に大きな変化を引き起こした。ShK、その類似体、またはその他のK _v 1.3阻害剤は、高カロリー食の悪影響を抑制するのに役立つ可能性がある。

全身麻酔のメカニズムには、完全には解明されていない複数の分子標的と経路が関与している。^[81]セボフルランは、手術中に全身麻酔を誘発するために使用される一般的な麻酔薬である。^[81]セボフルランに継続的に曝露されたラットは、意識喪失の指標である立ち直り反射を失う。これらのラットでは、中心内側視床核（CMT）へのShKの微量注入により、げっ歯類のセボフルラン誘発性麻酔が回復した。^[81] ShKで治療したラットは、セボフルランに継続的に曝露されているにもかかわらず、完全に立ち直った（意識を回復した）。^[81]脳の隣接領域へのShKの微量注入ではこの効果はなかった。^[81] セボフルランはCMTのカリウム電流を増強したが、ShKとShK-186はこの効果を打ち消した。^[81]これらの研究は、CMTの ShK感受性K ^{+チャネルが麻酔中の覚醒を抑制するために重要であることを示唆している。}

脳への放射線治療は頭部、頸部、脳の腫瘍の治療に用いられるが、この治療には神経損傷の重大なリスクが伴う。損傷は、ミクログリアの活性化とミクログリアを介したニューロンの損傷によって部分的に生じる。放射線誘発性脳損傷に対する神経保護療法はまだ限られている。マウスの脳放射線モデルでは、ShK-170 は神経学的欠損を回復させ、ミクログリアを抑制することで放射線誘発性脳損傷からニューロンを保護した。^[82]

ShK ペプチドはマウスに対する毒性が低い。ShK は 10 ～ 100 mg/kg 体重で自己免疫疾患の治療に有効である。麻痺用量の中央値は約 25 mg/kg 体重 (薬理学的用量より 250 ～ 2500 倍高い) である。ラットでは治療安全指数は 75 倍以上である。ShK-Dap ^{22 は}より低い毒性を示した。^[8] 1.0 mg の用量ではラットに多動、発作、死亡は誘発されなかった。ShK-Dap ²²の麻痺用量の中央値は約 200 mg/kg 体重 (薬理学的用量より 2000 ～ 20000 倍高い) である。^[8] PEG 化ShK[Q16K] は数ヶ月間サルに有害な毒性を示さなかった。^[11]

ShK-186 はラットにおいても低毒性プロファイルを示す。ラットに ShK-170 または ShK-186 (100 μg/kg/日) を 4 週間にわたって毎日皮下注射しても、血球数、血液化学、組織病理学に変化は認められなかった。^{[5] [6] [28] ShK-186 は T} _EM細胞と T _EMRA細胞のみを抑制するため、ラットにおけるインフルエンザウイルスやクラミジア感染に対する防御免疫応答を低下させなかった。これはおそらく、 K _{v 1.3 遮断の影響を受けないナイーブ細胞と T CM}細胞が効果的な免疫応答を開始したためである。^[54] ShK-186 は免疫原性が低く、このペプチドを繰り返し投与されたラットで抗 ShK 抗体を誘発しなかった。^[6]これはおそらく、ペプチドのジスルフィド結合構造が抗原提示細胞による処理と抗原提示を妨げる​​ためである。 ShK-186 は、マトリックスメタロプロテアーゼ 23 の ShK 様ドメインと配列および構造的に類似しており、^{[14] [15] [16] [17] [18]}、免疫系がこれを体内の正常なタンパク質であると想定する原因となる可能性があります。ShK-186 は、非ヒト霊長類では安全でした。健康なヒトボランティアによる第 1a 相および第 1b 相試験では、ShK-186 は忍容性が高く、グレード 3 または 4 の副作用や臨床検査値異常は認められず、予測された薬物曝露範囲が達成されました。^[7]最も一般的な有害事象は、手、足、または口囲領域の一時的な軽度 (グレード 1)知覚低下および知覚異常でした。軽度の筋肉のけいれん、歯の敏感さ、および注射部位の痛みも観察されました。^[7]

MMP-23 は、亜鉛およびカルシウム依存性マトリックスメタロプロテアーゼのファミリーに属します。N 末端プロドメインによって細胞膜に固定され、触媒メタロプロテアーゼドメイン、ShK ドメイン、免疫グロブリン様細胞接着分子 ( Ig-CaM ) ドメインの 3 つの細胞外ドメインが含まれています。^{[14] [15] [16] [17] [18]}プロドメインは、電位依存性カリウムチャネル K _V 1.3 を小胞体に捕捉しますが、近縁の K _{V 1.2 チャネルは捕捉しません。} ^{[14] [15] [16] [17]キメラを用いた研究では、プロドメインが S5 膜貫通セグメントから C 末端までの K} _V 1.3 領域と相互作用することが示唆されています。^{[14] [15] [16] [17]}プロドメインのNMR研究では、膜貫通αヘリックスが1つあり、これが短いリンカーによって膜表面に関連する膜近傍αヘリックスに結合していることが明らかになっています。^{[14] [15] [16] [17]}プロドメインは、分泌経路でカリウムチャネルを捕捉することが知られているタンパク質（KCNE1、KCNE2、KCNE4）と位相的な類似性を共有しており、チャネル制御のメカニズムが共通していることを示唆しています。 [ ^{14] [15] [16] [17]} MMP-23の触媒ドメインは、他のメタロプロテアーゼの触媒ドメインと構造的な相同性を示し、エンドペプチダーゼとして機能すると考えられます。 MMP-23のShKドメインは触媒ドメインの直後に位置し、短いプロリンに富むリンカーによってIgCAMドメインに接続されています。これはイソギンチャク毒素およびICR-CRISPドメインと系統学的に関連があり、イソギンチャクBunodosoma granulifera由来のBgK毒素に最も類似している。^{[14] [15] [16] [17]}このShKドメインは、ナノモルから低マイクロモルの範囲で電位依存性カリウムチャネル（K _V 1.6 > K _V 1.3 > K _V 1.1 = K _V 3.2 > K _v 1.4、効力低下）を阻害する。^[14] K _V 1.3は、ヒトT細胞の活性化中にカルシウムシグナル伝達を維持するために必要である。^{[19] [40] [47]}プロドメインを介して小胞体内のK V 1.3を捕捉し、K _{Vを阻害することによって、K V} 1.3は、活性化されたT細胞中のカルシウムイオンを遮断する。MMP-23 は ShK ドメインと K v 1.3 チャネルを結合しており、免疫チェックポイントとして機能して、免疫応答中の過剰な T 細胞活性化を減らす可能性があります。これを裏付けるように、黒色腫がん細胞での MMP-23 の発現増加は腫瘍浸潤リンパ球を減少させ、がんの再発および無増悪生存期間の短縮に関連しています。^{[17]しかし、黒色腫では、MMP-23 の発現は K} _v 1.3 の発現と相関せず、黒色腫における MMP-23 の有害な影響は K _v 1.3 チャネル調節機能と関連がない可能性があることを示唆しています。 ^[17] MMP-23 の C 末端 IgCAM ドメインは、タンパク質間およびタンパク質-脂質相互作用を媒介することが知られているタンパク質の IgCAM ドメインと配列類似性を共有しています (例: CDON、ヒトCDO の兄弟、ROBO1-4、ヘミセンチン、NCAM1、NCAM2 )。^{[14] [15] [16] [17]}まとめると、MMP-23の4つのドメインは相乗的に作用して生体内で免疫応答を調節する可能性がある。

雄の線虫Caenorhabditis elegansでは、Mab7（ Q95Q39）と呼ばれるタンパク質が欠如しているため、交尾に必要な感覚放射が奇形になる。 ^[63]これらの雄の線虫にMab7を導入すると、正常な感覚放射の正常な発達が回復する。^[63] ShKドメインを欠くMab7タンパク質を導入しても感覚放射の欠陥は修正されず、感覚放射の発達におけるMab7のShKドメインの役割が示唆される。^[63]

HMP2とPMP-1は、刺胞動物のヒドラ・ブルガリスとクラゲのポドコリネ・カルネアに由来するアスタシンメタロプロテアーゼで、C末端にShK様ドメインを持っています。^{[83] [17]これらのShKドメインは両方とも、K +}チャネルブロックに必要な重要な孔閉塞リジンを含んでいます。^{[14] HMP2は}ヒドラの足の再生に重要な役割を果たしています。^[83]一方、PMP-1はクラゲの摂食器官に存在し、ShKドメインは摂取された獲物を麻痺させる可能性があります。^[17]

より遠縁なのがシステインに富む分泌タンパク質（CRISP）で、ShKのような「システインに富むドメイン」と、より大きなCAPのような「病原性関連1」ドメインを含んでいます。^{[84]これらのタンパク質は}哺乳類の生殖に関与しており^{[85]、一部のヘビの}毒にも関与しています。^[86]どちらの場合も、そのメカニズムはイオンチャネルの活性阻害に関係していると考えられています。^[85]

この記事は、 CC BY 4.0ライセンス (2018) (査読者レポート) に基づき、以下のソースから改変したものです: Shih Chieh Chang、Saumya Bajaj、K. George Chandy (2018 年 6 月1日)。「ShK 毒素: 歴史、構造、自己免疫疾患の治療への応用」(PDF)。WikiJournal of Science。1 (1): 3。doi : 10.15347 / WJS /2018.003。ISSN  2470-6345。Wikidata Q55120296  。