Agatoxina - Agatoxin

Estrutura NMR ( PDB : 1OAV ) de Omega-agatoxina IVA. A espinha dorsal do peptídeo é representada por um diagrama curvo de desenho animado, enquanto as cadeias laterais de aminoácidos são representadas por varetas tampadas. Os átomos de carbono são coloridos em cinza, azul de nitrogênio, vermelho de oxigênio e amarelo de enxofre.

As agatoxinas são uma classe de poliamina quimicamente diversa e toxinas peptídicas que são isoladas do veneno de várias aranhas. Seu mecanismo de ação inclui o bloqueio de canais iônicos dependentes de glutamato , canais de sódio dependentes de voltagem ou canais de cálcio dependentes de voltagem . A agatoxina deve o seu nome à aranha teia de funil ( Agelenopsis aperta ) que produz um veneno contendo várias agatoxinas. Existem diferentes agatoxinas. As ω-agatoxinas têm aproximadamente 100 aminoácidos de comprimento e são antagonistas dos canais de cálcio sensíveis à voltagem e também bloqueiam a liberação de neurotransmissores. Por exemplo, a ω-agatoxina 1A é um bloqueador seletivo e bloqueará os canais de cálcio do tipo L, enquanto que a ω -agatoxina 4B inibirá os canais de cálcio do tipo P sensíveis à voltagem. As μ -agatoxinas atuam apenas nos canais de sódio dependentes de voltagem dos insetos.

Isolamento

O veneno da Agelenopsis aperta está localizado em duas glândulas, que estão localizadas nas duas bases das presas . A ejeção do veneno ocorre por meio da contração dos músculos ao redor. Para obter esse veneno, a aranha é ordenhada por estimulação elétrica. O veneno bruto é dissolvido em um plasma EDTA para evitar a proteólise. A purificação da agatoxina é realizada por um procedimento de HPLC .

Estrutura

As agatoxinas podem ser divididas em três subclasses estruturais principais:

Alfa-agatoxinas

As alfa-agatoxinas são compostas por poliaminas que estão ligadas a uma porção aromática (ver por exemplo AG 489 ).

Mu-agatoxinas

Mu-agatoxinas são peptídeos C-terminalmente amidados, consistindo de 35-37 aminoácidos e são restritos por quatro ligações dissulfeto intramoleculares .

Subtipo Comprimento de aminoácido MW (Da) UniProt
1 36 4273 P11057
2 37 4110 P11058
3 38 4197 P60178
4 37 4208 P60178
5 37 4208 P11061
6 37 4168 P11062

Ômega-agatoxinas

As ômega-agatoxinas, por sua vez, são subdivididas em quatro classes com base em suas estruturas primárias, propriedades bioquímicas e especificidade dos canais de cálcio.

Subtipo Comprimento de aminoácido MW (Da) UniProt
I A 112 12808 P15969
IB P15969
IIA P15971
IIIA 76 8518 P33034
IIIB 76 8620 P81744
IIIC P81745
IIID P81746
IVA 48 5210 P30288
IVB 83 9167 P37045

Em várias das ômega-agatoxinas contêm um ou mais D-aminoácidos que são produzidos a partir de L-aminoácidos através da ação de isomerases peptídicas.

Alvos moleculares

  • Alfa-agatoxina: bloqueia os canais do receptor ativados pelo glutamato nos terminais neuronais pós-sinápticos de insetos e mamíferos. A alfa-agatoxina tem uma função antagônica em mamíferos, incluindo os receptores NMDA e AMPA .
  • Mu-agatoxina: é um modificador específico dos canais de sódio ( canais de sódio ativados por voltagem pré-sinápticos), na articulação neuromuscular de um inseto. Mu-agatoxin não terá efeito em outras espécies.
  • Omega-agatoxina: em geral os tipos IA e IIA afetam os canais de cálcio dos insetos, enquanto os tipos IIIA e IVA afetam os canais de cálcio em vertebrados. Existem dois grupos principais dentro dos canais de cálcio ativados por voltagem; o canal de cálcio ativado por alta voltagem e o canal de cálcio ativado por baixa voltagem. Os canais de cálcio com baixa ativação são ativados por uma despolarização menor e mostram uma rápida inativação dependente de voltagem. Os canais ativados por alta voltagem são ativados por uma grande despolarização e inativam mais lentamente. A ω-agatoxina bloqueia apenas os canais de cálcio do tipo P / Q que são ativados por voltagem.
    • Os tipos IA e IIA bloqueiam os canais de cálcio pré-sinápticos nos terminais pré-sinápticos da junção neuromuscular dos insetos. Desse modo, o tipo IIA também pode bloquear os canais de cálcio pré-sinápticos na junção neuromuscular dos vertebrados.
    • O tipo IIIA bloqueia a corrente iônica do tipo L nas células do miocárdio. Ele também bloqueia outros canais de cálcio neuronais, incluindo N- , P / Q, e os canais de cálcio tipo-R .
    • O tipo IVA tem alta afinidade e especificidade para os canais de cálcio do tipo P e Q.

Mecanismo de ação

  • Alfa-agatoxina - Ao injetar alfa-agatoxina na junção neuromuscular, o canal ativado do glutamato pós-juncional é bloqueado e, portanto, o EJP ( potencial juncional excitatório ). Isso só acontecerá se a sinapse for ativada durante a exposição à toxina. Quando já houver um EJP, ele será reduzido rapidamente. Se a toxina for aplicada sem nenhuma atividade sináptica, não haverá bloqueio. A taxa de recuperação do EJP será mais lenta quando o neurotransmissor glutamato estiver presente.
  • Mu-agatoxina - a modificação dos canais de sódio leva a um aumento da sensibilidade desses canais e, portanto, o limiar de excitação será desviado para baixo. Isso resulta em uma probabilidade elevada de os canais de sódio se abrirem, levando à despolarização. O influxo de cálcio ocorrerá e, devido ao aumento da frequência das correntes pós-sinápticas excitatórias espontâneas, ocorrerá a liberação de neurotransmissores. Os potenciais de ação repetitiva dos neurônios motores serão estabelecidos.
  • Omega-agatoxina - Em geral, ω-agatoxina bloqueia os canais de cálcio pré-sinápticos, de modo que o influxo de cálcio será reduzido. Isso resulta em uma liberação diminuída de neurotransmissor na fenda sináptica. Existem vários subtipos que podem interferir uns nos outros e tornar o bloqueio um processo dinâmico. Quando ω-agatoxina-IA e ω-agatoxina-IIA são injetados separadamente, eles bloqueiam parcialmente a liberação do transmissor. Mas quando eles forem injetados juntos, isso leva a um bloqueio completo do EJP.

Toxicidade

A alfa-agatoxina causa uma paralisia reversível rápida em insetos, enquanto a agatoxina mu causa uma paralisia lenta e de longa duração. Quando as duas toxinas são injetadas ao mesmo tempo, elas são sinérgicas. Portanto, a co-injeção dessas toxinas leva à paralisia por um período de tempo muito longo, possivelmente eterno. A injeção de ômega-agatoxina causa espasmos que levam a uma paralisia progressiva que acabará por levar à morte dos insetos. Essas toxinas produzem sintomas leves em humanos, incluindo dor e inchaço. Como os insetos têm um repertório muito menor de canais de cálcio dependentes de voltagem e têm uma farmacologia diferente dos vertebrados, os efeitos podem variar entre as espécies.

Referências

links externos