Las toxinas del escorpión son proteínas que se encuentran en el veneno de los escorpiones . Su efecto tóxico puede ser específico de mamífero o insecto y actúa uniéndose con diversos grados de especificidad a miembros de la superfamilia de canales iónicos dependientes de voltaje; específicamente, canales de sodio activados por voltaje, canales de potasio activados por voltaje, [3] y canales de potencial de receptor transitorio (TRP). [4] [5] El resultado de esta acción es activar o inhibir la acción de estos canales en los sistemas de órganos nervioso y cardíaco. Por ejemplo, las toxinas del escorpión α MeuNaTxα-12 y MeuNaTxα-13 de Mesobuthus eupeus son neurotoxinas que se dirigen a los canales de Na + dependientes de voltaje (Na vs), inhibiendo la inactivación rápida. En vivo ensayos de MeuNaTxα-12 y MeuNaTxα-13 efectos en los mamíferos y de insectos Na v s potencia espectáculo diferencial. Estos recombinantes (MeuNaTxα-12 y MeuNaTxα-13) exhiben su afinidad preferencial por los canales de Na + de mamíferos e insectos en el sitio activo de las toxinas de tipo α, sitio 3, con el fin de inactivar la despolarización de la membrana celular más rápidamente [6]. La sensibilidad variable de diferentes Na v s a MeuNaTxα-12 y MeuNaTxα-13 puede depender de la sustitución de un residuo de Valina conservado por un residuo de Fenilalanina en la posición 1630 de la subunidad LD4: S3-S4 o debido a varios cambios en los residuos en la subunidad LD4: S5-S6 de Na v s. [6] En última instancia, estas acciones pueden servir para alejar a los depredadores causando dolor (p. Ej., Mediante la activación de los canales de sodio o canales TRP en las neuronas sensoriales) [7] o para someter a los depredadores (p. Ej., En el caso de inhibición de canales iónicos cardíacos). [8]
Toxina de cadena larga de escorpión | ||||||||
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![]() Estructura cristalina de la toxina II del escorpión Androctonus australis Hector . [1] | ||||||||
Identificadores | ||||||||
Símbolo | Toxin_3 | |||||||
Pfam | PF00537 | |||||||
InterPro | IPR002061 | |||||||
SCOP2 | 2sn3 / SCOPe / SUPFAM | |||||||
TCDB | 8.B.1 | |||||||
Superfamilia OPM | 58 | |||||||
Proteína OPM | 1djt | |||||||
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Toxina corta de escorpión | ||||||||
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![]() Agitoxina-2. Se destacan los enlaces disulfuro. PDB
1agt
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | Toxina_2 | |||||||
Pfam | PF00451 | |||||||
Clan pfam | CL0054 | |||||||
InterPro | IPR001947 | |||||||
PROSITE | PDOC00875 | |||||||
TCDB | 8.B.2 | |||||||
Superfamilia OPM | 58 | |||||||
Proteína OPM | 1ne5 | |||||||
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La familia incluye toxinas de escorpión de cadena larga y corta relacionadas. También contiene un grupo de inhibidores de proteinasas de las plantas Arabidopsis thaliana y Brassica spp .
Los inhibidores de Brassica napus (colza) y Sinapis alba (mostaza blanca), [9] [10] inhiben la actividad catalítica de la beta-tripsina bovina y la alfa-quimotripsina bovina , que pertenecen a la familia de peptidasas MEROPS S1 ( InterPro : IPR001254 ) . [11]
Este grupo de proteínas ahora se usa en la creación de insecticidas, vacunas y andamios de ingeniería de proteínas.
Estructura
Se ha deducido la estructura covalente completa de varias de estas toxinas: comprenden alrededor de 66 residuos de aminoácidos que forman una hoja beta antiparalela de tres hebras sobre la que se encuentra una hélice alfa de aproximadamente tres vueltas. Cuatro puentes disulfuro entrecruzan la estructura de las toxinas de cadena larga, mientras que las toxinas cortas contienen solo tres. [12] [13] BmKAEP , un péptido anti-epilepsia aislado del veneno del escorpión de Manchuria , [14] muestra similitud tanto con las neurotoxinas del escorpión como con las toxinas anti-insectos.
Función
La función molecular de la toxina es inhibir los canales iónicos. Los dos tipos de toxinas del canal de Na + se pueden dividir en dos grupos (alfa y beta) según sus efectos funcionales. Las toxinas beta (β) desplazan la dependencia del voltaje de la activación a potenciales más negativos, lo que hace que sea más probable que el canal se abra en los potenciales de membrana donde normalmente no se produciría la activación. Las toxinas alfa (α) inhiben el mecanismo de inactivación rápida, prolongando la corriente de Na + a través del canal. [15] Las toxinas se utilizan en insecticidas , vacunas y andamios de ingeniería de proteínas . Las toxinas ahora se utilizan para tratar a pacientes con cáncer inyectando toxina de escorpión fluorescente en tejido canceroso para mostrar los límites del tumor. Los genes de la toxina del escorpión también se utilizan para matar plagas de insectos creando hongos hipervirulentos en el insecto a través de la inserción de genes .
Subfamilias
- Neurotoxina InterPro : IPR001219
Referencias
- ^ PDB : 1PTX ; Housset D, Habersetzer-Rochat C, Astier JP, Fontecilla-Camps JC (abril de 1994). "Estructura cristalina de la toxina II del escorpión Androctonus australis Hector refinada a 1,3 A de resolución". Revista de Biología Molecular . 238 (1): 88–103. doi : 10.1006 / jmbi.1994.1270 . PMID 8145259 .
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- ^ Lin King JV, Emrick JJ, Kelly MJ, Herzig V, King GF, Medzihradszky KF, Julius D (septiembre de 2019). "Una toxina de escorpión penetrante de células permite la modulación de modo específico de TRPA1 y el dolor" . Celular . 178 (6): 1362-1374.e16. doi : 10.1016 / j.cell.2019.07.014 . PMC 6731142 . PMID 31447178 .
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- ^ Gregoire J, Rochat H (1983). "Estructura covalente de las toxinas I y II del escorpión Buthus occitanus tunetanus". Toxicon . 21 (1): 153–62. doi : 10.1016 / 0041-0101 (83) 90058-2 . PMID 6845379 .
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- ^ Rowe AH, Xiao Y, Scales J, Linse KD, Rowe MP, Cummins TR, et al. (2011) Aislamiento y caracterización de CvIV4: una toxina de escorpión α inductora de dolor. PLoS ONE 6 (8): e23520. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0023520
enlaces externos
- Toxinas cortas de escorpión en PROSITE
- Science News: La toxina del escorpión cuenta una historia evolutiva