마우로칼시네

Maurocalcine
마우로칼시네
1c6w.png
NMR에 의해 결정된 마우로칼신의 구조
식별자
유기체전갈자리팔마투스
기호.MCa
PDB1c6w
유니프로트P60254
검색(Search(검색)
구조물들스위스 모델
도메인인터프로

마우로칼신(MCA)은 단백질로 길이 33개의 아미노산 잔류물로 [1]2000년 처음 특징지어진 전갈자리 팔마투스의 독에서 분리됐다.이 독소는 분석하기 위해 분리할 수 없을 정도로 소량 존재하기 때문에 고체상 기술로 이 독소의 화학적 합성을 수행함으로써 완전한 특성을 가질 수 있었다.판디누스 임페라토르의 독에서 나온 전갈 독소인 임페라톡신 A(IpTx A)와 82% 염기서열 동일성을 공유합니다.IpTx A는 골격근의 제1형 리아노딘 수용체의 활성을 수정함으로써 작용한다.RyR은 다양한 세포 유형의 세포2+ 내 Ca 투과성을 제어하며 근육 조직의 흥분 수축 과정에서 중심이다.합성된 독소인 sMCa는 RyR1에서 활성하며,[1] 리아노딘 자체와는 다른 부위에 결합한다.

구조 컴포넌트

MCa는 억제제 시스틴 매듭 모티브로 접힙니다.이 구조는 다음 세 쌍의 콤팩트 디술피드 결합 코어로 구성됩니다.Cys3-Cys17, Cys10-Cys21 및 Cys16-Cys32(그림1)[1]MCa의 또 다른 중요한 특징은 산성 잔류물이 없는 잔류물 Lys19, Lys20, Lys22, Arg23, Arg24 및 Arg3를 포함한 염기성 풍부한 표면에 존재하는 다이폴 모멘트이다.반대쪽 표면에 비해 산성 잔류물 Asp2, Glu12, Asp15, Glu29가 4개 포함되어 있다(그림2).[2]이 쌍극자 모멘트는 그것이 막을 가로지르는 것을 돕기 위해 제안되었다.정규 2차 구조의 유일한 요소는 잔류물 20-23과 [2]30-33으로 구성된 이중가닥 반평행 b-시트이다.

그림 1: 억제제 시스틴 매듭 모티브가 나와 있습니다.다음의 3쌍을 가지는 콤팩트한 디술피드 결합 코어.Cys3-Cys17, Cys10-Cys21 및 Cys16-Cys32.
그림 2: MCa는 잔류물 Lys19, Lys20, Lys22, Arg23, Arg24 및 Arg3를 포함한 염기성 풍부한 표면을 가진 다이폴 모멘트를 가지며, 산성 잔류물은 없다.반대쪽 표면에는 4개의 산성 잔류물 Asp2, Glu12, Asp15 및 Glu29가 포함되어 있습니다.

막투과성

증거는 MCa가 막을 통과할 수 있다는 것을 암시한다.첫째, MCa는 세포외배지에 첨가되었을 때 RyR1의 직접 활성화와 일치하는 생물학적 활성을 가진다.둘째,[3] MCa는 막을 가로지르는 것으로 알려진 단백질에서 발견되는 단백질 변환 도메인(PTD)을 연상시키는 양전하 아미노산 잔기를 포함한다.MCa는 세포 투과성 펩타이드(CPP)로 제안된다.CPP는 일반적으로 분자의 동일한 면을 지향하는 많은 염기성 잔류물을 포함한다.이러한 구조적 특성은 CPP가 [3]전위라고 불리는 메커니즘을 통해 수용체 또는 운반체 독립적인 방식으로 생물학적 막을 교차할 수 있도록 한다.MCa는 작은 펩타이드로 순양전하를 가지며, 여러 세포 타입으로 들어가 효율적인 방법으로 저농도로 들어가며, 전위는 에너지 의존성이 없고 화물 분자를 운반할 수 있는 빠른 과정이기 때문에 CPP 배열과 유사하다.MCa는 농도 구배에 반해 세포에 들어갈 수 있고 세포에 들어가는 속도가 출구보다 훨씬 더 빠르기 때문에 독특합니다.또한 MCa의 디술피드 결합은 다른 CPP보다 강성이 높기 때문에 MCa 세포 침투에 기초한 변환 메커니즘이 광범위한 [3]펩타이드에 의존하지 않는다는 것을 의미한다.

돌연변이 발생 소견

단백질이 막을 통과할 수 있는 기본 표면을 자세히 보기 위해 하전된 아미노산을 중성 아미노산으로 대체하여 다른 위치에서 아미노산을 변화시키는 돌연변이 유발을 수행하였다.특이적 돌연변이는 K8A, K19A, K20A, K22A, R23A, R24A이며, 인공지질 이중층에 통합된 RyR1에 대한 MCa 및 그 돌연변이의 영향과 랫드 및 개구리 골격 섬유에서 초등 칼슘 방출 이벤트(ECRE)가 [4]관찰되었다.기본 표면의 연속성이 필수적인 경우 해당 돌연변이는 친화성의 병렬 변화를 유발해야 한다.단, 돌연변이가 임계 24Arg 잔류물에서 3D 구조에서 더 멀리 배치될 경우 ECRE의 평균 길이와 빈도는 감소하였다.이는 염기성 아미노산의 중성 아미노산에 대한 돌연변이의 영향이 클러스터와는 거리가 멀지만 동일한 순전하 변화가 상대적으로 경미한 영향을 [4]미쳤기 때문에 펩타이드의 순전하 변화에만 기인할 수 없다는 것을 보여준다.

잠재적인 의료 응용 프로그램

MCa는 MCa 자체보다 상당히 높은 질량의 스트렙타비딘과 결합되었다.이것은 MCa가 다른 CPP와 [3]유사하게 큰 분자를 세포로 운반할 수 있다는 것을 보여준다.이 독소 복합체는 대사 에너지를 필요로 하거나 세포내 형성 메커니즘을 수반하지 않고 다양한 세포 유형으로 효율적으로 침투하였다.MCa는 분자 운반체 역할을 하고 세포막을 빠르게 가로지르는 능력을 가지고 있으며(1-2분) 이 독소는 [3]세포로 전이되는 전갈 독소의 첫 사례로 입증되었습니다.이것은 생물학적 막을 통과할 수 없는 약물이 MCa와 짝을 이루어 막을 가로질러 운반될 수 있는 경우에 유용할 수 있다.최근에는 세포 투과성 펩타이드가 세포에 비투과성 화합물을 전달하는 능력을 위해 사용되고 있다.일반적인 암 치료제인 독소루비신은 약물에 민감하거나 약물에 내성이 있는 세포주 MCF7 및 MDA-MB 231에서 [5]마우로칼신 유사체와 공유 결합되었다.

레퍼런스

  1. ^ a b c Fajloun Z, Kharrat R, Chen L, Lecomte C, Di Luccio E, Bichet D, et al. (March 2000). "Chemical synthesis and characterization of maurocalcine, a scorpion toxin that activates Ca(2+) release channel/ryanodine receptors". FEBS Letters. 469 (2–3): 179–185. doi:10.1016/S0014-5793(00)01239-4. PMID 10713267. S2CID 41435933.
  2. ^ a b Mosbah A, Kharrat R, Fajloun Z, Renisio JG, Blanc E, Sabatier JM, et al. (August 2000). "A new fold in the scorpion toxin family, associated with an activity on a ryanodine-sensitive calcium channel". Proteins. 40 (3): 436–442. doi:10.1002/1097-0134(20000815)40:3<436::aid-prot90>3.0.co;2-9. PMID 10861934. S2CID 43744118.
  3. ^ a b c d e Estève E, Mabrouk K, Dupuis A, Smida-Rezgui S, Altafaj X, Grunwald D, et al. (April 2005). "Transduction of the scorpion toxin maurocalcine into cells. Evidence that the toxin crosses the plasma membrane". The Journal of Biological Chemistry. 280 (13): 12833–12839. doi:10.1074/jbc.M412521200. PMC 2713311. PMID 15653689.
  4. ^ a b Lukács B, Sztretye M, Almássy J, Sárközi S, Dienes B, Mabrouk K, et al. (October 2008). "Charged surface area of maurocalcine determines its interaction with the skeletal ryanodine receptor". Biophysical Journal. 95 (7): 3497–3509. doi:10.1529/biophysj.107.120840. PMC 2547443. PMID 18621823.
  5. ^ Aroui S, Ram N, Appaix F, Ronjat M, Kenani A, Pirollet F, De Waard M (April 2009). "Maurocalcine as a non toxic drug carrier overcomes doxorubicin resistance in the cancer cell line MDA-MB 231". Pharmaceutical Research. 26 (4): 836–845. doi:10.1007/s11095-008-9782-1. PMC 2820506. PMID 19083085.