바트라초톡신

Batrachotoxin
바트라초톡신
Skeletal formula of batrachotoxin
바트라코톡신의 골격식
Stick model of the batrachotoxin molecule
O-p-브로모벤조네이트의 결정구조에[1] 기초한 바트라코톡신 스틱모델
Ball-and-stick model of the batrachotoxin molecule
위와 같은[1] 바트라코톡신 볼앤드스틱 모델
이름
기타 이름
3α,9α-에폭시-14β,18-(2γ-옥시에틸-N-메틸아미노)-5β-프레그나-7,16-디엔-3β,11α,20α-트리올 20α-2,4-디메틸피롤-3-카르복실레이트
식별자
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
유니
  • InChI=1S/C31H42N2O6/c1-18-16-32-19(2)25(18)26(35)38-20(3)22-8-9-30-23-7-621-29(36)11-10-27(21,431)(23,39-2428)
    키: ISYUQWBWALXEY-OMIQOYQYSA-N checkY
  • InChI=1/C31H42N2O6/c1-18-16-32-19(2)25(18)26(35)38-20(3)22-8-9-30-23-7-621-29(36)11-10-27(21,4)(23,39-24)(1534)
    키: ISYUQWBWALXEY-OMIQOYQYBY
  • Cc1c[nH]c(C)C1C(=O)O[C@H](C)C1=CC[C@@]23OCN(C)C[C@@]12C[C@H](O)[C@]12O[C@4(O)]CC[C@@]1(C)[C@H](CC=C23)C4
특성.
C31H42N2O6
몰 질량 538.685 g/120−1
밀도 1.304 g/mL [2]
위험 요소
산업안전보건(OHS/OSH):
주요 위험 요소
 독성이 강하다
치사량 또는 농도(LD, LC):
2μg/kg
(피하, 피하)
달리 명시되지 않은 한 표준 상태(25°C[77°F], 100kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.

바트라초톡신(BTX)은 특정 딱정벌레, 조류, 개구리 종에서 발견되는 매우 강력한 심장 및 신경 독성 스테로이드 알칼로이드입니다.이 이름은 그리스어 ββααγο, bartrachos, '개구리'[3]에서 유래했다.구조적으로 관련된 화합물을 통칭하여 바트라코톡신이라고 한다.그것은 매우 독성이 강한 알칼로이드이다.어떤 개구리들에게 이 알칼로이드는 대부분 피부에 존재한다.이런 개구리는 다트에 독을 넣는 데 사용되는 개구리들 중 하나이다.바트라코톡신은 신경세포의 나트륨 통로를 결합해 불가역적으로 개방하고 폐쇄를 막아 마비나 사망에 이르게 한다.해독제는 알려져 있지 않다.

역사

바트라초톡신은 국립관절대사질병연구소, 국립보건연구소, 베데스다, 메릴랜드, 미국, 매르키, 위콥에서 프리츠 메르키와 베른하르트 비트콥에 의해 발견되었으며, 필로바테이트로부터 독성 알칼로이드를 분리하여 적절한 화학 물질로 결정되었다.이들은 바트라코톡신, 이소바트라코톡신, 의사바트라코톡신, 바트라코톡신A [5]등 4대 독성 스테로이드 알칼로이드를 분리했다.그러한 강력한 독소를 다루는 것이 어렵고 채취할 수 있는 극미량의 양 때문에, 포괄적인 구조 판정은 몇 가지 어려움을 수반했다.그러나 나중에 조사에 참여한 Takashi Tokuyama는 콘제너 화합물 중 하나인 batrachotoxin A를 결정성 유도체로 전환하여 X선 회절 기술로 독특한 스테로이드 구조를 해결하였다(1968년).[6]바트라코톡신과 바트라코톡신 A 유도체의 질량 스펙트럼과 NMR 스펙트럼을 비교한 결과, 두 유도체는 동일한 스테로이드 구조를 공유하며 바트라코톡신 A는 단일 피롤 부분이 부가된 바트라코톡신 A인 것으로 확인되었다.실제로 바트라초톡신은 수산화나트륨을 이용해 부분적으로 가수분해되어 바트라초톡신 [5]A와 동일한 TLC와 색반응을 보이는 물질로 만들어질 수 있었다.바트라코톡신의 구조는 1969년 두 [5]조각의 화학적 재조합을 통해 확립되었다.바트라코톡신 A는 로런스 R. 미치오 쿠로스에 의해 합성되었다.1998년에는 [7]마르신, 티모시 J. 그린스타이너, 기시 요시토.

독성

설치류 실험에 따르면, 바트라코톡신은 알려진 가장 강력한 알칼로이드 중 하나이며, 쥐의 정맥 내50 LD는 [8]2-3 µg/kg입니다.한편 유도체인 바트라코톡신 A는 LD가 1000μg50/kg으로 [5]독성이 훨씬 낮다.

이 독소는 필로바테스속 개구리의 귀 뒤쪽과 등에 위치한 분비선에서 무색 또는 유색 분비물을 통해 방출됩니다.이 개구리들 중 하나가 동요하고, 위협을 느끼거나, 고통을 느낄 때, 독소는 반사적으로 여러 개의 관을 통해 방출된다.

신경독성

신경독으로서 신경계에 영향을 미칩니다.신경학적 기능은 흥분성 세포막의 나트륨 이온 투과성 증가로 인해 신경과 근육 섬유의 탈분극에 의존합니다.바트라코톡신과 같은 지질 용해성 독소는 활동 전위 생성에 관여하는 나트륨 이온[9] 채널에 직접 작용하고 이온 선택성과 전압 민감도를 모두 변화시킨다.바트라코톡신은 Na+ 채널에 불가역적으로 결합하며, 이는 나트륨 채널을 강제로 개방 상태로 유지하는 채널의 구조 변화를 일으킨다.바트라초톡신은 전압 개폐 나트륨 채널을 열어둘 뿐만 아니라 단일 채널 전도율도 낮춥니다.다시 말해, 독소는 나트륨 채널에 결합하고 "전체 또는 없음" 방식으로 [10]막이 나트륨 이온에 투과성을 유지하도록 한다.

이것은 말초신경계에 직접적인 영향을 미친다.PNS의 바트라코톡신은 칼륨이나 칼슘 농도의 변화 없이 나트륨 이온에 대한 휴지 세포막의 투과성을 증가시킨다(선택적이고 불가역적).나트륨의 유입은 이전에 분극되었던 세포막을 탈분극시킨다.바트라코톡신은 또한 더 큰 양이온을 향한 채널의 투과성을 증가시킴으로써 이온 채널의 이온 선택성을 변화시킨다.전압에 민감한 나트륨 채널은 휴지막 전위에서 지속적으로 활성화됩니다.바트라코톡신은 근육으로 전달되는 신경 신호를 영구적으로 차단함으로써 죽인다.

바트라코톡신은 신경세포의 나트륨 통로를 결합하고 불가역적으로 개방하여 닫히는 것을 막는다.그 뉴런은 더 이상 신호를 보낼 수 없고 이것은 마비를 초래한다.

일반적으로 신경독으로 분류되지만, 바트라코톡신은 심장 근육에 현저한 영향을 미치며 나트륨 채널 활성화를 통해 그 효과가 매개된다.심장 전도 장애로 인해 부정맥, 수축 외, 심실 세동 및 기타 부정맥 및 심장 마비를 초래합니다.바트라코톡신은 신경과 근육에 아세틸콜린의 대량 방출과 시냅스 소포의 파괴를 유발한다.[citation needed]바트라코톡신 R은 관련된 바트라코톡신 [citation needed]A보다 더 독성이 있다.

신경과 근육의 구조적 변화는 삼투압 변화를 일으키는 나트륨 이온의 대량 유입 때문이다.중추신경계에도 영향이 있을 수 있다는 주장이 제기되었지만, 현재 그러한 영향이 무엇인지 알려져 있지 않다.

바트라초톡신 활성은 온도에 따라 달라지며 최대 활성은 37°C(99°F)이다.알칼리성 pH에서 그 활성은 더 빠르며, 이것은 무양성 형태가 더 활발할 수 있다는 것을 암시한다.

치료

현재 바트라코톡신 중독 치료에 효과적인 해독제는 없다.베라트리딘, 아코니틴, 그레이아노톡신은 바트라코톡신과 마찬가지로 나트륨 채널의 이온 선택성을 유사하게 변화시키는 지질 용해성 독극물이며, 공통 작용 지점을 제시한다.이러한 유사성으로 인해 바트라코톡신 중독 치료는 이러한 독 중 하나의 치료법을 본떠서 또는 이에 기초하는 것이 가장 적합할 수 있다.치료법은 비슷한 심장독성 효과를 내는 디지탈리스의 치료법을 본떠 만들 수도 있다.

해독제는 아니지만, 복어의 테트로도톡신이나 색시톡신("적조")[citation needed]에 의해 막 탈분극이 방지되거나 역전될 수 있다.이 두 가지 모두 나트륨 플럭스에 대한 바트라코톡신과는 반대되는 효과가 있다.특정 마취제는 이 알칼로이드 독의 작용에 대한 수용체 길항제 역할을 할 수 있는 반면, 다른 국소 마취제는 경쟁적인 길항제 역할을 함으로써 독의 작용을 완전히 차단합니다.

원천

바트라초톡신은 파푸아 딱정벌레의 4종에서 발견되었으며, 모두 메릴리데과의 하일딘속이다. A.[11][12]

뉴기니 고유 새의 몇몇 종은 피부와 깃털에 독소를 가지고 있습니다: 푸른머리 이프릿(Ifrita kowaldi), 작은 쉬리케스러시(shrike-thrush, Colurricin megarhyncha), 그리고 다음 피토후이 종: 가장 독성이 강한 벼슬을 가진 새의 꼭대기 새입니다.검은 피토후이([13]Melanoctes nigrescens),[14] 녹슨 피토후이(Pseudoctes perrugineus), 변종 피토후이(Pitohui kirhocephalus), 라자 암파토후이(Raja Ampathui), 남부 피토후이(Ugial)[15]의 세 종으로 나뉜다.

이 새들의 독성의 목적은 확실하지 않지만, 이 새들의 바트라코톡신의 존재는 수렴 진화의 한 예이다.이 새들은 바트라코톡신이 함유된 곤충들로부터 독소를 얻어 먹고 [12][16]피부를 통해 분비하는 것으로 알려져 있다.

바트라초톡신은 또한 몇몇 콜롬비아 개구리 종에서 발견되었다: 황금 독개구리, 검은 다리 독개구리, 그리고 코코에 독개구리.[11][12]코코에 독개구리는 예전에는 P. sp. aff. aurotaenia를 포함했는데 지금은 구별되는 것으로 알려져 있다.네 종의 개구리들은 모두 독개구리과에 속합니다.

그 개구리들은 그들 스스로 바트라코톡신을 생산하지 않는다.새들과 마찬가지로, 이 개구리들은 그들이 먹는 바트라코톡신이 함유된 곤충들로부터 독소를 얻고 피부를 [12]통해 그것을 분비하는 것으로 믿어진다.하일딘속에 속하는 딱정벌레는 콜롬비아에서 발견되지 않지만, 이 개구리들이 같은 과의 다른 딱정벌레로부터 독소를 얻을 수 있을 것으로 생각되며, 그 중 몇 [11]개는 콜롬비아에서 발견된다.

사육 중인 개구리는 바트라코톡신을 생성하지 않기 때문에 위험 없이 취급할 수 있다.하지만, 이것은 10,000마리의 개구리가 180mg의 바트라코톡신만을 생산했기 때문에 연구에 사용할 수 있는 바트라코톡신의 [17]양을 제한한다.이 개구리들은 멸종 위기에 처해 있기 때문에, 그들의 수확은 비윤리적이다.생합성 연구는 또한 바트라코톡신의 [5]느린 합성 속도 때문에 어려움을 겪고 있다.

포이즌 다트 개구리의 원산지는 중남미의 따뜻한 지역으로 습도가 80% 정도입니다.

사용하다

다음 항목도 참조하십시오.화살 독과 블로건

이 독소의 가장 일반적인 사용은 콜롬비아 서부의 엠베라-와우난의 노아나마 초코와 엠베라 초코가 사냥에 사용하는 블로우건 다트에 독을 주입하기 위해 사용한 것입니다.

포이즌 다트는 [18]처음에 나무 조각에 개구리를 찔러서 초코에 의해 준비된다.어떤 이야기에 따르면, 개구리는 고통스럽게 울 때까지 불 위에서 붙잡히거나 산 채로 구워진다.개구리의 피부에 물집이 생기기 시작하면서 독거품이 생긴다.다트 끝부분은 독소에 접촉하여 제조하거나, 독소를 용기에 담아 발효시킬 수 있습니다.신선한 바트라코톡신이나 발효된 바트라코톡신으로 만든 독약 다트는 원숭이들과 새들을 그들의 발자국에 떨어뜨리기에 충분하다.신경 마비는 거의 순간적이다.그 밖에 막대기 시루키다(대나무 이빨)가 개구리의 입을 통해 들어가 뒷다리를 통해 나온다는 설도 있다.이것은 개구리가 등에 땀을 많이 흘리게 하고 흰 거품으로 뒤덮이게 한다.다트는 거품에 담그거나 굴려 1년 동안 치사력을 보존합니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ a b Karle, I. L.; Karle, J. (1969). "The structural formula and crystal structure of the O-p-bromobenzoate derivative of batrachotoxinin A, C31H38NO6Br, a frog venom and steroidal alkaloid". Acta Crystallogr. B. 25 (3): 428–434. doi:10.1107/S056774086900238X. PMID 5820223.
  2. ^ Daly, J. W.; 미국화학회지 1965, V87(1), P124-6 CAPLUS
  3. ^ 머크 지수1009쪽 167쪽 입력
  4. ^ Märki, F.; Witkop, B. (1963). "The venom of the Colombian arrow poison frogPhyllobates bicolor". Experientia. 19 (7): 329–338. doi:10.1007/BF02152303. PMID 14067757. S2CID 19663576.
  5. ^ a b c d e Tokuyama, T.; Daly, J.; Witkop, B. (1969). "Structure of Batrachotoxin, a steroidal alkaloid from the Colombian arrow poison frog, Phyllobates aurotaenia, and partial synthesis of Batrachotoxin and its analogs and homologs". J. Am. Chem. Soc. 91 (14): 3931–3933. doi:10.1021/ja01042a042. PMID 5814950.
  6. ^ Tokuyama, T.; Daly, J.; Witkop, B.; Karle, I. L.; Karle, J. (1968). "The structure of Batrachotoxinin A, a novel steroidal alkaloid from the Columbian arrow poison frog, Phyllobates aurotaenia". J. Am. Chem. Soc. 90 (7): 1917–1918. doi:10.1021/ja01009a052. PMID 5689118.
  7. ^ Kurosu, M.; Marcin, L. R.; Grinsteiner, T. J.; Kishi, Y. (1998). "Total Synthesis of (±)-Batrachotoxinin A". J. Am. Chem. Soc. 120 (26): 6627–6628. doi:10.1021/ja981258g.
  8. ^ Tokuyama, T.; Daly, J.; Witkop, B. (1969). "The structure of batrachotoxin, a steroidal alkaloid from the Colombian arrow poison frog, Phyllobates aurotaenia, and partial synthesis of batrachotoxin and its analogs and homologs". J. Am. Chem. Soc. 91 (14): 3931–3938. doi:10.1021/ja01009a052. PMID 5689118.
  9. ^ Wang, S. Y.; Mitchell, J.; Tikhonov, D. B.; Zhorov, B. S.; Wang, G. K. (2006). "How Batrachotoxin modifies the sodium channel permeation pathway: Computer modeling and site-directed mutagenesis". Mol. Pharmacol. 69 (3): 788–795. doi:10.1124/mol.105.018200. PMID 16354762. S2CID 6343011.
  10. ^ Wang, S. Y.; Tikhonov, Denis B.; Mitchell, Jane; Zhorov, Boris S.; Wang, Ging Kuo (2007). "Irreversible Block of Cardiac Mutant Na+ Channels by Batrachotoxin Channels". Channels. 1 (3): 179–188. doi:10.4161/chan.4437. PMID 18690024.
  11. ^ a b c Dumbacher, J. P.; Wako, A.; Derrickson, S. R.; Samuelson, A.; Spande, T. F.; Daly, J. W. (2004). "Melyrid beetles (Choresine): A putative source for the Batrachotoxin alkaloids found in poison-dart frogs and toxic passerine birds". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (45): 15857–15860. Bibcode:2004PNAS..10115857D. doi:10.1073/pnas.0407197101. PMC 528779. PMID 15520388.
  12. ^ a b c d Maksim V. Plikus; Maksim V.; Astrowski, Alaiksandr A. (2014). "Deadly hairs, lethal feathers – convergent evolution of poisonous integument in mammals and birds". Experimental Dermatology. 23 (7): 466–468. doi:10.1111/exd.12408. PMID 24698054. S2CID 205127015.
  13. ^ 조류 화학 방어:독이 있는 새는 깃털이 아니다.
  14. ^ Dumbacher, J.; Beehler, B.; Spande, T.; Garraffo, H.; Daly, J. (1992). "Homobatrachotoxin in the genus Pitohui: chemical defense in birds?". Science. 258 (5083): 799–801. Bibcode:1992Sci...258..799D. doi:10.1126/science.1439786. PMID 1439786.
  15. ^ Gill, F.; Donsker, D., eds. (2017). "Orioles, drongos & fantails". IOC World Bird List (v 7.2). Retrieved 10 June 2017.
  16. ^ "Academy Research: A Powerful Poison". California Academy of Science. Archived from the original on 2012-08-27. Retrieved 2013-05-10.
  17. ^ Du Bois, Justin 등 발명가, Leland Stanford Junior University 이사회, 양수인바트라코톡신유사물, 조성물, 용도 및 그 제조방법.미국 특허 2014/0171410 A1.2014년 6월 19일
  18. ^ Crump, M. (2000). In Search of the Golden Frog. University Of Chicago Press. p. 12. ISBN 978-0226121987.

일반 참고 자료

  • Daly, J. W.; Witkop, B. (1971). "Chemistry and Pharmacology of Frog Venoms". In Bücherl, W.; Buckley, E. E.; Deulofeu, V. (eds.). Venomous Animals and their Venoms. Vol. 2. New York: Academic Press. LCCN 66014892.