Toxina de Pandinus imperator (Pi3)

Toxina de Pandinus Imperator
Estructura de Pi3 3D [1]
Identificadores
Organismo	Pandinus Imperator
Símbolo	TISCTNEKQC YPHCKKETGY PNAKCMNRKC KCFGR [2]
Alt. simbolos	Toxina del canal de potasio alfa-KTx 7.2 Pandinotoxina-beta Toxina 3 bloqueadora de los canales de potasio Pi-3 Pi3 Toxina PiTX- K- beta
UniProt	55928
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La toxina Pi3 es un péptido derivado del veneno del escorpión Pandinus imperator . Es un potente bloqueador del canal de potasio dependiente de voltaje , K _v 1.3 y está estrechamente relacionado con otro péptido que se encuentra en el veneno, Pi2 .

Etimología y fuente

Etimología

La toxina Pi3 significa toxina Pandinus imperator -3. También se conoce como pandinotoxina -beta y toxina PiTX-K-beta. La clasificación de las toxinas de péptidos cortos se basa en los residuos de cisteína conservados y el análisis filogenético de la secuencia de aminoácidos. Miller fue el primero en utilizar la secuencia de aminoácidos para clasificar estas toxinas y asignó la nomenclatura α-KTxm.n donde m indica la subfamilia yn indica el miembro dentro de la subfamilia. ^[3] Pi3 obtuvo así el nombre α-KTx7.2. ^[4] La subfamilia 7 tiene otro miembro, Pi2.

Fuentes

La toxina Pi3 se encuentra en el veneno del escorpión Pandinus imperator . ^{[5] [6] [7]} Pertenece a una familia de toxinas conocidas como α-KTx. Se purificaron varios péptidos, denominados Pi1-Pi7 a partir del veneno de Pi y se ha identificado su estructura primaria. ^{[5] [6]}

Extracción y purificación

Procedimiento
Procedimiento de aislamiento	Cromatografía [6] [5]
Estructura 3D	Espectroscopia de RMN [6]
Peso molecular	4.068 [7]

El veneno de Pandinus imperator puede obtenerse mediante estimulación eléctrica de escorpiones anestesiados. El veneno se puede fraccionar mediante cromatografía de filtración en gel y las subfracciones se pueden separar adicionalmente mediante HPLC en columna de fase inversa. La pureza de los componentes se puede probar mediante HPLC de gradiente escalonado y un secuenciador automático de aminoácidos. ^{[5] [7]}

Química

La estructura tridimensional de Pi3 es similar a otras toxinas que bloquean los canales de potasio como la caribdotoxina , porque tiene tres puentes disulfuro que estabilizan dos hebras de estructuras de láminas beta y una hélice alfa corta. ^[7] Pero Pi3 se diferencia de muchas otras toxinas en su estructura primaria, por ejemplo, toxinas de escorpiones del género Buthus que también bloquean los canales de K ⁺ . ^[7] La región amino terminal de Pi3 carece de tres residuos en comparación con otras toxinas de la misma familia, por ejemplo, caribdotoxina. ^[8]En particular, los residuos de cisteinilo y lisina en la posición 28 que corresponde a Lys24 en Pi3 están muy conservados entre la mayoría de las toxinas peptídicas y se cree que son importantes para el reconocimiento de canales, la estructura tridimensional o ambos. ^[7]

Pi3 y Pi2

Tanto Pi3 como Pi2 contienen 35 residuos de aminoácidos. Pi3 tiene la misma estructura primaria que Pi2 excepto por un único aminoácido causado por la mutación puntual del séptimo aminoácido Pro7, que es neutral a Glu7, que es negativo. ^[7] Como se diferencian por un solo aminoácido, se utilizan para analizar la relación estructura-función. La estructura secundaria muestra una hélice de 3 10 mientras que Pi2 tiene una hélice alfa . ^[1] Además, el residuo crucial de la díada funcional, Lys24 (K27) se encuentra muy cerca de Glu7 (P10E) en Pi3. ^{[1] [9]}

Objetivo

La toxina Pi3 es un potente inhibidor del canal de potasio Kv1.2, ^[10] codificado por el gen KCNA2 y un bloqueador menos potente de los canales K _v 1.3, codificado por el gen KCNA3 y también muestra efecto sobre la inactivación rápida dependiente de voltaje Canales de K ⁺ tipo A. ^{[1] [11]}

Canales de potasio del agitador B

Pi3 bloquea los canales de K ^{+ del} agitador B expresados ​​en líneas celulares Sf9 obtenidas de Spodoptera frugiperda . ^{[7] [6]} Los homólogos humanos de los canales del agitador B son los canales K _v 1. Se encontró que la afinidad del Pi3 por los canales de potasio dependientes de voltaje del agitador B era baja con una constante de disociación de 140 nM. El bloqueo era reversible y no dependiente del voltaje. ^{[5] [7]}

Canal K _v 1.3

Pi3 bloquea los canales K _v 1.3 en los linfocitos T humanos con una K d de 500 pM. ^[5] El bloque es reversible y no depende del voltaje. ^{[5] [6] La} recuperación de los canales de la inactivación no se ve afectada por Pi3. ^[6] Además, se ha demostrado mediante el ensayo de eflujo de ⁸⁶ Rb de sinaptosomas que Pi3 bloquea los canales de inactivación rápida activados por voltaje. ^[1]

Modo de acción

Se considera que tanto Pi3 como Pi2 pertenecen a la familia de bloqueadores de poros. Los bloqueadores de poros se unen al poro del canal de iones y bloquean el flujo de iones. ^[6]

Relación estructura-función

Pi3 tiene una constante de disociación más alta que Pi2. Pi3 tiene una afinidad 18 veces menor por K _v 1,3 y una afinidad 800 veces menor por los canales de K ⁺ activados por voltaje que inactivan rápidamente en las neuronas del ganglio de la raíz dorsal (DRG). ^[6] La variación en la estructura primaria de Pi3, el único aminoácido Glu7, se ha atribuido a la diferencia de afinidad observada entre Pi3 y Pi2 en la unión. ^[7] La mutación puntual en la secuencia N-terminal da como resultado la formación de un puente salino entre Glu7 y Lys24 que a su vez da como resultado una disminución de las fuerzas electrostáticas positivas. Las cargas positivas netas en Pi2 y Pi3 son 7 y 6 respectivamente. ^{[6] [1]}Esta reducción de la carga positiva interfiere en la etapa de unión de la toxina y reduce su afinidad por el canal, lo que significa la importancia de la secuencia N-terminal en el reconocimiento del canal. ^[7] La falta de tres residuos en el terminal de aminoácidos se ha relacionado con la incapacidad de Pi3 y Pi2 para bloquear los canales BK . ^[8]

No se ha observado bloqueo dependiente de voltaje por Pi3 y Pi2 en el canal BK ⁺ del agitador y los canales K ⁺ 1.3 en los linfocitos humanos. ^{[7] La} ausencia de dependencia del voltaje del bloqueo observado en los canales BK ⁺ del agitador ^{y los} canales K _v 1.3 en los linfocitos humanos sugiere que la toxina ejerce su efecto al unirse a algún dominio externo y no detecta el campo eléctrico en la región transmembrana. . ^{[5] [6]} Se muestra que Pi2 acelera la recuperación de K _v1.3 canales de inactivación, mientras que Pi3 no tiene tal efecto. Se cree que la incapacidad de Pi3 para mejorar la recuperación de canales en linfocitos humanos se debe a la sustitución de aminoácidos Glu7 por Pro7, pero se desconoce el mecanismo exacto. ^[6]

Toxicidad

Pi3 no es tóxico para los mamíferos, pero se ha observado que es tóxico para los insectos y crustáceos. ^[12]

Usos

Como agente bloqueante, se utiliza para analizar la estructura y función de los canales de potasio dependientes de voltaje, para identificar el sitio de unión y para descifrar los correlatos funcionales de las diferencias estructurales observadas y viceversa. ^{[6] [7]} Pi3 es particularmente útil para estudiar la relación estructura-función, ya que se diferencia de Pi2 en un solo aminoácido. ^{[5] [6]} Se ha utilizado para estudiar la distribución de canales en varias células, principalmente los linfocitos humanos y también para comprender la contribución de los canales K _v 1.3 a la excitabilidad de la membrana de las células. ^[5] Es importante comprender el efecto exacto de Pi3 y su unión a los canales de K _v 1.3 como inhibidores de K_v 1.3 canales podrían ser de uso terapéutico para la esclerosis múltiple. ^[13] Sin embargo, todavía no se ha identificado dicho uso terapéutico. ^{[ cita requerida ]}

Notas

1. Klenk y col. 2000 .
2. "Copia archivada" . Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2014 . Consultado el 8 de octubre de 2014 .^{[ se necesita cita completa ]}
3. Miller 1995 .
4. Tytgat y col. 1999 .
5. Péter et al. 1998 .
6. Péter et al. 2001 .
7. Gómez-Lagunas et al. 1996 .
8. Tenenholz y col. 1997 .
9. Mouhat, De Waard y Sabatier 2005 .
10. https://www.uniprot.org/uniprot/P55928 ^{[ se necesita una cita completa ]}
11. Rogowski y col. 1996 .
12. Possani, Selisko y Gurrola 1999 .
13. Wang y Xiang 2013 .

Referencias

• Wang J, Xiang M (mayo de 2013). "Dirigirse a los canales de potasio Kv1.3 y KC a 3.1: ¿rutas a inmunomoduladores selectivos en el tratamiento de trastornos autoinmunes?". Farmacoterapia . 33 (5): 515-28. doi : 10.1002 / phar.1236 . PMID  23649812 .
• Gómez-Lagunas F, Olamendi-Portugal T, Zamudio FZ, Possani LD (julio de 1996). "Dos nuevas toxinas del veneno del escorpión Pandinus imperator muestran que la secuencia de aminoácidos N-terminal es importante por sus afinidades hacia los canales Shaker B K +". The Journal of Membrane Biology . 152 (1): 49–56. doi : 10.1007 / s002329900084 . PMID  8660410 .
• Possani, Lourival D .; Selisko, Barbara; Gurrola, Georgina B. (1999). "Estructura y función de las toxinas del escorpión que afectan los canales de K +". Perspectivas en el descubrimiento y el diseño de fármacos . 15–16 (0): 15–40. doi : 10.1023 / A: 1017062613503 .
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