Введение

Группа нейротоксинов

Конотоксин – это один из группы нейротоксических пептидов, выделенных из яда морских улиток рода Conus. Конотоксины, представляющие собой пептиды, состоящие из 10–30 аминокислотных остатков, обычно содержат одну или несколько дисульфидных связей. Конотоксины обладают разнообразными механизмами действия, большинство из которых остаются невыясненными. Однако, по-видимому, многие из этих пептидов модулируют активность ионных каналов. На протяжении последних нескольких десятилетий конотоксины привлекают значительный интерес в фармакологии. Средняя летальная доза (ЛД50) конотоксина варьируется от 5 до 25 мкг/кг.

Гиперизменность

Конотоксины гипервариабельны даже внутри одного вида. Они не действуют в организме, где они вырабатываются (эндогенно), а воздействуют на другие организмы. Следовательно, гены конотоксинов испытывают меньшее селективное давление против мутаций (таких как дупликация генов и несинонимическая замена), и мутации дольше сохраняются в геноме, предоставляя больше времени для возникновения потенциально полезных новых функций. Изменчивость компонентов конотоксинов снижает вероятность развития устойчивости у потенциальных жертв; таким образом, конусовидные улитки находятся под постоянным отбором для поддержания полиморфизма в этих генах, поскольку неспособность к эволюции и адаптации приведет к вымиранию (гипотеза "Красной Королевы").

Дисульфидные соединения

Типы конотоксинов также различаются по количеству и расположению дисульфидных связей. Сеть дисульфидных связей, а также специфические аминокислоты в петлях между цистеинами, определяют специфичность конотоксинов.

Виды и биологическая деятельность

Количество конотоксинов, чья активность была определена на данный момент, составляет пять, и они называются α (альфа), δ (дельта), κ (каппа), μ (мю) и ω (омега) типами. Каждый из пяти типов конотоксинов воздействует на различную мишень:

α-конотоксин ингибирует никотиновые ацетилхолиновые рецепторы в нервах и мышцах. δ-конотоксин ингибирует быструю инактивацию вольтаж-зависимых натриевых каналов. κ-конотоксин ингибирует калиевые каналы. μ-конотоксин ингибирует вольтаж-зависимые натриевые каналы в мышцах. ω-конотоксин ингибирует кальциевые каналы N-типа, зависящие от напряжения. Поскольку кальциевые каналы N-типа, зависящие от напряжения, связаны с алгезией (чувствительностью к боли) в нервной системе, ω-конотоксин обладает анальгетическим эффектом: эффект ω-конотоксина M VII A в 100–1000 раз сильнее эффекта морфина. Поэтому синтетическая версия ω-конотоксина M VII A нашла применение в качестве анальгетического препарата циконотида (Приальт).

Альфа

Альфа-конотоксины обладают двумя типами расположения цистеинов и являются конкурентными антагонистами никотиновых ацетилхолиновых рецепторов.

Дельта, каппа и омега

Омега, дельта и каппа семейства конотоксинов имеют нотин или ингибиторный цистиновый узел. Нотинный каркас представляет собой уникальный дисульфидный узел, в котором дисульфидная связь III-VI пересекает макроцикл, образованный двумя другими дисульфидными связями (I-IV и II-V) и соединяющими их участками полипептидной цепи, где I-VI обозначает шесть остатков цистеина, начиная с N-конца. Расположение цистеинов одинаково для семейств омега, дельта и каппа, хотя омега-конотоксины являются блокаторами кальциевых каналов, дельта-конотоксины замедляют инактивацию натриевых каналов, а каппа-конотоксины – блокаторами калиевых каналов. Му-конотоксины воздействуют на натриевые каналы, активируемые потенциалом, особенно в скелетных мышцах, и являются полезными инструментами для изучения натриевых каналов, зависимых от напряжения, в возбудимых тканях. Различные подтипы натриевых каналов, активируемых потенциалом, обнаружены в различных тканях млекопитающих, например, в мышцах и мозге, и проводились исследования для определения чувствительности и специфичности му-конотоксинов к различным изоформам.