Delta atracotoxina - Delta atracotoxin
| Delta Atracotoxina | |||||||||
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 Modelo de barra 3D de delta-atracotoxina-Ar1 (robustoxina)
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| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Atracotoxina | ||||||||
| Pfam | PF05353 | ||||||||
| InterPro | IPR008017 | ||||||||
| SCOP2 | 1qdp / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| Superfamilia OPM | 112 | ||||||||
| Proteína OPM | 1vtx | ||||||||
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La atracotoxina delta ( δ-ACTX-Ar1 , robustoxina o robustotoxina ) es un polipéptido neurotóxico de bajo peso molecular que se encuentra en el veneno de la araña de tela en embudo de Sydney ( Atrax robustus ).
La atracotoxina delta produce síntomas neurotóxicos potencialmente fatales en primates , al ralentizar la inactivación de los canales iónicos de sodio en las neuronas motoras y autónomas . En la presa de insectos pretendida por las arañas , la toxina ejerce esta misma actividad sobre los canales iónicos de potasio y calcio .
La estructura de la atracotoxina comprende una región beta central con un motivo de nudo de cistina , una característica que se observa en otros polipéptidos neurotóxicos.
Historia
Desde 1927, se mantienen registros de envenenamientos de humanos por la araña de tela en embudo de Sydney, y se han reportado 14 muertes en la literatura médica entre 1927 y 1981, cuando el antídoto estuvo disponible. En todos los casos en los que se determinó el sexo de la araña, la muerte se produjo después de la mordedura de un macho.
Estructura
La atracotoxina delta es una toxina peptídica de 42 residuos con la fórmula química C 206 H 313 N 59 O 59 S 9 . La secuencia de aminoácidos de la atracotoxina delta es inusual porque contiene tres residuos de cisteína consecutivos en las posiciones 14-16. La secuencia de aminoácidos de la atracotoxina delta es:
- CAKKRNWCGK NEDCCCPMKC IYAWYNQQGS CQTTITGLFK KC
Existen puentes de cisteína entre Cys1 y Cys15, Cys8 y Cys20, Cys14 y Cys31, y Cys16 y Cys42.
La estructura consiste en una pequeña hoja beta de triple hebra estabilizada por un nudo disulfuro, seguida de una extensión C-terminal que comprende tres vueltas en Y clásicas o inversas. El nudo disulfuro es un anillo que consta de dos enlaces disulfuro (1-15 y 8-20) y la columna vertebral de conexión, a través del cual pasa un tercer enlace disulfuro (14-31). La hoja β, definida sobre la base de enlaces de hidrógeno entre hojas , consta de los residuos 6-8 (cadena I), 19-21 (cadena II) y 29-32 (cadena III), con una topología de + 2x, —1. Los dos enlaces de hidrógeno (una amida de los cuales tiene un protón amida de intercambio lento) entre las hebras I y III están distorsionados (distancia de NH a CO entre 2,5 y 3,0 A). Hay cuatro enlaces de hidrógeno entre las cadenas II y III (todos los cuales tienen protones amida de intercambio lento correspondientes), tres de los cuales están presentes en la mayoría de las estructuras y uno en la mitad de las estructuras. La estructura contiene una serie de inversiones de cadena. El primero no está bien definido y es un giro β de tipo II (Lys3-Asn6) o un giro y centrado en Arg5. La inversión de la cadena II se centra en un giro de Gly9. La inversión de cadena III no está bien definida, ya sea un giro β de tipo I (Asnn-Cys14) o un giro y inverso centrado en Asn11. La inversión de la cadena IV (Cys15-Met18) no está estabilizada por un enlace de hidrógeno, pero tiene un enlace peptídico cis entre Cys16 y Pro17 y se asemeja a un tipo Via turn. La inversión de la quinta cadena ocurre en la región de los residuos 22-28, que cumplen los criterios para un bucle i2. La extensión C-terminal, estabilizada por el enlace disulfuro Cys16-Cys42, consta de tres giros y, VI-VIII, que son, respectivamente, un giro inverso, centrado en Thr33, un giro clásico centrado en Ile35 y un giro inverso centrado en Phe39. Los tres enlaces de hidrógeno del giro y tienen protones de amida que se intercambian lentamente (aunque este no es el caso para los otros giros). El único protón de amida de intercambio lento que no se tiene en cuenta por los enlaces de hidrógeno de consenso en ningún elemento de la estructura secundaria es el de Gly37 (que se une al hidrógeno con Thr34 en una de las estructuras). Las conformaciones de los enlaces disulfuro Cys1-Cys15 y Cys8-Cys20 están bien definidas y tienen Xss negativo y positivo, respectivamente; los otros dos enlaces tienen parámetros de orden inferior. El núcleo hidrofóbico de RBX es limitado, y consiste esencialmente en los residuos de cistina del nudo disulfuro y Met18 enterrado. Sin embargo, el bucle 22-28 contiene un residuo apolar, Ala23, y tres aromáticos, Tyr22, Trp24 y Tyr25, y está flanqueado por Ile21 en su N-terminal y Trp7 cerca de su C-terminal, por lo que esta región representa una significativa no superficie polar en la molécula. RBX tiene una carga muy positiva, con un Arg (posición de secuencia 5) y seis residuos Lys (3, 4, 10, 19, 40 y 41), equilibrados solo por Glu12 y Asp13. Estos residuos cargados forman tres parches en la superficie. El parche A consta de los residuos 3, 4 y 5 cargados positivamente, el parche B de los residuos 10, 12, 13 y el extremo N (incluidos los posibles puentes salinos entre Lys10 y Glu12 y Asp13 y el extremo N), y el parche C de 19, 40, 41 y el C-terminal.
Mecanismo de acción
Mecanismo
La atracotoxina delta es responsable del síndrome de envenenamiento potencialmente letal que se observa después del envenenamiento por araña de tela en embudo. Las d-atracotoxinas inducen descargas espontáneas y repetitivas y la prolongación de los potenciales de acción, lo que da como resultado la liberación continua de neurotransmisores de acetilcolina de las terminaciones nerviosas somáticas y autónomas. Esto conducirá a una inactivación más lenta del canal de sodio dependiente de voltaje y un cambio hiperpolarizante en la dependencia del voltaje de la activación. Esta acción se debe a la unión dependiente del voltaje al sitio 3 del receptor de neurotoxina de una manera similar, pero no idéntica, a las toxinas α del escorpión y las toxinas de la anémona de mar. En las toxinas de anémona de mar y escorpión , las combinaciones de cadenas laterales cargadas (especialmente catiónicas) e hidrófobas son importantes para unirse a su sitio receptor (sitio 3) en el canal de sodio. Por lo tanto, no será sorprendente encontrar que lo mismo se aplica a la atracotoxina delta y la versutoxina (un homólogo cercano de la atracotoxina delta). La atracotoxina delta presenta tres parches cargados distintos en su superficie, así como una región no polar centrada en el bucle 22-28. Ambas características estructurales pueden desempeñar un papel en su unión al canal de sodio dependiente de voltaje, pero se necesitan más estudios para definir qué residuos son importantes para la interacción con el canal de sodio de modo que se pueda construir un modelo plausible de su sitio de unión.
Mecanismo de acción del d-ACTX sintético
La disponibilidad de la toxina sintética ha permitido a los científicos explorar más a fondo la actividad biológica de la toxina, lo que ha dado como resultado la observación de que d-ACTX-Ar1a provoca disparos repetidos y prolongación del potencial de acción. Estas acciones son la base de los síntomas clínicos observados después del envenenamiento y contribuyen aún más a la comprensión de la base molecular de la actividad de esta potente neurotoxina en los canales de sodio dependientes de voltaje.
Bajo condiciones de fijación de voltaje en las neuronas del ganglio de la raíz dorsal (DRG) se encuentra que los efectos de la toxina sintética sobre las corrientes de sodio no fueron significativamente diferentes de los reportados previamente para la toxina nativa. Ni el d-ACTX-Ar1a nativo ni el sintético tuvieron ningún efecto sobre las corrientes de sodio resistentes a TTX, pero ambos ejercieron una potente modulación selectiva de las corrientes de sodio sensibles a TTX de acuerdo con las acciones sobre el sitio 3 del receptor de neurotoxina. Esto incluye una desaceleración de la inactivación del canal de sodio, un cambio hiperpolarizante en la dependencia del voltaje de la activación y un cambio hiperpolarizante en la inactivación del canal de sodio en estado estacionario.
d-ACTX-Ar1a provoca una prolongación de la duración del potencial de acción, acompañada de disparos repetitivos espontáneos, pero no despolariza el potencial de membrana en reposo. Los efectos sobre el sistema nervioso autónomo, que incluyen vómitos, sudoración profusa, salivación, lagrimeo, hipertensión marcada seguida de hipotensión, junto con el efecto sobre el sistema nervioso somático que causa fasciculación muscular y disnea (dificultad para respirar) se deben presumiblemente a una liberación excesiva del transmisor. Para identificar la superficie de unión del canal de sodio de d-ACTX-Ar1a, el científico debe sintetizar análogos con cambios de residuos seleccionados. Los estudios contribuirán a un mapeo más detallado del sitio-3, el sitio del receptor de neurotoxinas en el canal de sodio, y proporcionarán datos de estructura-actividad críticos para determinar las acciones filoespecíficas de esta y las atracotoxinas relacionadas.
Signos y síntomas
La picadura de una araña de tela en embudo de Sydney es al principio dolorosa, debido a los grandes colmillos y al pH ácido del veneno. Si no hay un tratamiento inmediato, pueden aparecer síntomas a partir de los 10 minutos posteriores a la picadura. Puede ocurrir hipertensión, que a menudo es seguida por una hipotensión prolongada e insuficiencia circulatoria. Otros síntomas incluyen disnea y finalmente insuficiencia respiratoria, fasciculación generalizada del músculo esquelético , salivación , lagrimeo , sudoración, náuseas, vómitos, diarrea , edema pulmonar y dolor.
El avance del envenenamiento se estudia con precisión en primates, cuyos síntomas son muy similares a los de los humanos. En los primeros 25 minutos después del envenenamiento ocurren alteraciones en la respiración, que gradualmente empeoran. Algunos monos requirieron ventilación artificial. Inicialmente, la presión arterial disminuyó, pero luego aumentó rápidamente, después de lo cual la presión arterial disminuyó gradualmente. Después de 40 a 100 minutos, se produjo una hipotensión grave. La lagrimeo comenzó después de 6 a 15 minutos y fue seguido por salivación. Estos síntomas fueron más graves durante 15 a 35 minutos después del envenenamiento. La fasciculación del músculo esquelético comenzó después de 8 a 10 minutos y alcanzó su punto máximo entre 20 y 45 minutos. Se acompañó de un aumento de la temperatura corporal.
El envenenamiento con el veneno masculino produjo en su mayoría los mismos síntomas, aunque la aparición de los síntomas se retrasó un poco. El veneno femenino también produce los mismos síntomas, pero mucho menos graves.
Toxicidad
La toxicidad del veneno de la araña se ve afectada por el sexo de la araña. El veneno de la araña de tela en embudo macho parece ser seis veces más poderoso que el de la araña hembra, según las determinaciones de dosis letales mínimas. Además, diferentes especies de animales tienden a reaccionar al veneno de diversas formas. Por ejemplo, las ratas, conejos y gatos no se ven afectados por la mordedura de una araña de tela en embudo hembra, mientras que para el 20 por ciento de los ratones y cobayas la mordedura de una hembra fue fatal. Sin embargo, la mordedura de un macho de araña de tela en embudo provocó la muerte de casi todos los ratones y cobayas. Aunque el veneno de la araña macho parece ser más potente, las mordeduras de la araña macho provocan leves efectos transitorios en perros y gatos. La mayoría de los primates, incluidos los humanos, parecen ser extremadamente sensibles al veneno de la araña de tela en embudo.
Las LD 50 valores se han determinado en ratones, para veneno de araña macho 3,3 mg / kg de peso corporal del ratón y se encontró que el peso 50 mg / kg de peso corporal para veneno de araña hembra. El LD 50 valor de atracotoxin delta puro que fue aislado de una araña macho, se encontró que 0,15 mg / kg de peso corporal.
Antiveneno
El antiveneno fue desarrollado por un equipo encabezado por Struan Sutherland en Commonwealth Serum Laboratories en Melbourne. Desde que el antiveneno estuvo disponible en 1981, no se han registrado muertes por mordeduras de araña de tela en embudo de Sydney . En septiembre de 2012, se informó que las existencias de antiveneno se estaban agotando y se pidió a los miembros del público que capturaran las arañas para poder ordeñarlas en busca de su veneno. El veneno se extrae de las arañas acariciando delicadamente sus colmillos y recolectando las diminutas gotas del veneno mortal. El veneno es necesario para producir el antiveneno. Una dosis de antiveneno requiere alrededor de 70 ordeños de una araña.
El antiveneno de la araña de tela en embudo se prepara a partir del plasma de conejos inmunizados con el veneno de la araña de tela en embudo macho ( Atrax robustus ). Cada vial del producto contiene 125 unidades de antiveneno que ha sido estandarizado para neutralizar 1,25 mg de veneno de araña de tela en embudo. El producto también contiene glicina y otras proteínas plasmáticas de conejo.
El antiveneno para araña de tela en embudo es una inmunoglobulina purificada (principalmente inmunoglobulina G), derivada del plasma de conejo, que contiene anticuerpos específicos contra las sustancias tóxicas del veneno de la araña de tela en embudo, Atrax robustus . Existe evidencia que demuestra que el antiveneno es eficaz en el tratamiento de pacientes mordidos por otras arañas de tela en embudo del género Hadronyche (anteriormente Atrax ).
Ver también
Referencias
enlaces externos
- Fisiopatología del envenenamiento : efectos de las delta-atracotoxinas del veneno, de Medscape Reference