МИР ПАУКОВ
Здравствуйте! Мы очень рады Вас приветствовать на форуме Belarussian Tarantula Society! Если Вы хотите в дальнейшем пользоваться услугами нашей организации, необходимо пройти регистрацию.
TRANSLATE:
Welcome, friends abroad!
(Copy the text to be translated)
Последние темы
» Poecilotheria subfusca (Lowland), она же "bara".
Пт Июл 13, 2018 10:37 am автор Timur Zinov

» Вывоз паука из РФ
Пн Июл 09, 2018 11:42 am автор Timur Zinov

» Grammostola porteri = Grammostola rosea NCF ?
Пн Июл 09, 2018 11:40 am автор Timur Zinov

» Grammostola pulchra
Вс Июл 08, 2018 10:57 pm автор Ivsen

» Какая влажность нужна для b. Vagans
Вт Июл 03, 2018 10:37 pm автор gund04

» Счес на брюхе, после линьки
Пн Июл 02, 2018 1:26 pm автор Timur Zinov

» Можно ли по фото определить вид и пол?
Пн Июл 02, 2018 1:23 pm автор Timur Zinov

» Огромная просьба помогите определить вид паука
Пн Июл 02, 2018 1:13 pm автор Timur Zinov

» Смешные картинки, фотки и прочая ерунда ;)
Пн Июл 02, 2018 12:42 am автор Герасимов Виктор

Советуем посетить:
BannerFans.comBannerFans.com BannerFans.com
Июль 2018
ПнВтСрЧтПтСбВс
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031     

Календарь Календарь


Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Перейти вниз

Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  koks в Вт Ноя 15, 2011 1:26 am

В настоящее время о ядах змей, скорпионов, пауков, морских моллюсков и анемон сложилось представление как о комбинаторных библиотеках биологически активных соединений, редактируемых в ходе эволюции этих животных. В очерке рассказывается о подобных «библиотеках», созданных пауками.


Паук аргиопа дольчатая (Argiope lobata) распространён почти во всех странах Азии, и, из-за необычной формы тельца и красивой окраски, является излюбленным объектом многих фотографов-натуралистов. Часто аргиопа украшает свою сеть отчётливыми зигзагами. Изображения: WikiMedia, adamjtaylor@Flickr.

Некоторые группы животных разнообразного систематического положения — например, змеи (тип Vertebrata), пауки и скорпионы (Arthropoda), моллюски конусы (Mollusca) и морские анемоны (Cnidaria) — в ходе эволюции приобрели ядовитый аппарат. У более организованных форм он состоит из ядовитых желёз и специализированных органов, позволяющих впрыскивать секрет желёз (яд) в тело жертвы или обидчика. Яды животных — источник уникальных по специфичности и эффективности действия молекул (токсинов), влияющих на различные физиологические процессы в организме жертвы или агрессора. Часто мишенью действия этих компонентов служат рецепторы в нервной системе (главным образом ионотропные), а сами компоненты в таких случаях называют нейротоксинами. Например, так называемые α-нейротоксины из яда многих змей конкурентно блокируют никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, препятствуя тем самым передаче сигнала в холинэргических синапсах (в том числе и в нервно-мышечных контактах) [1]. Латротоксины, содержащиеся в яде пауков чёрной вдовы или каракурта, вызывают истощающий выброс нейромедиаторов из нервных окончаний вследствие распознавания ряда специальных белков-рецепторов и последующего формирования пор в мембранах нейронов, что в итоге приводит к блокированию передачи нервного импульса [2]. Стоит отметить, что приоритет в исследованиях этих токсинов принадлежит Институту биоорганической химии РАН. Помимо возможности создания эффективных противоядий, исследования природных ядов представляют большой интерес с фундаментальной точки зрения. Нейротоксины — точные и, пожалуй, незаменимые инструменты исследования соответствующих рецепторов — компонентов нервной системы. Например, высокоспецифичные блокаторы кальциевых каналов из ядов морских моллюсков и пауков позволили охарактеризовать различные типы этих каналов, ответственных за регуляцию выброса нейромедиаторов из нервных окончаний [3], а чувствительность к тетродотоксину из рыбы фугу стала главным свойством, используемым для структурных и функциональных исследований натриевых каналов — важнейших белков, обусловливающих проведение нервных импульсов [4].

Оказывается, что компонентный состав природных ядов чрезвычайно разнообразен. Медоносная пчела, к примеру, «полагается» на сравнительно небольшое число токсинов: это, прежде всего, мембраноактивный пептид мелиттин и гидролизующий липиды фермент фосфолипаза A2, вместе составляющие бóльшую часть яда и обусловливающие его токсичность, основанную на разрушении клеточных мембран (цитолизе) [5, 6]. Многие другие животные, как те, что перечислены в самом начале статьи, используют более сложные по составу яды, содержащие от нескольких десятков до сотен и даже свыше тысячи различных компонентов разнообразной химической природы — от солей до больших многодоменных белков. Например, в случае яда пауков (их яд, похоже, отличается наибольшим молекулярным разнообразием) это могут быть соли, сахара, карбоновые и аминокислоты, нуклеотиды, биогенные амины, полиамины, линейные и дисульфид-содержащие пептиды, белки и т. д. При этом, как правило, один-два структурных типа соединений являются наиболее представленными; очень часто, хотя и не всегда, основную часть яда занимают вещества полипептидной природы (пептиды и белки) [7–10].

Наблюдаемое в ядах разнообразие компонентов одного структурного типа сегодня принято описывать термином «эволюционно отредактированная комбинаторная библиотека» биологически активных молекул [11–18]. Её отличие от комбинаторных библиотек веществ, получаемых химиками-синтетиками, заключается в «эволюционной редактуре»: по-видимому, среди всего возможного разнообразия вариантов в ходе эволюции отбираются наиболее эффективные. Для иллюстрации сказанного, остановимся далее на конкретных примерах.

Пауки из семейств кругопрядов (Araneidae), нефиловых (Nephilidae) и агеленовых воронковых (Agelenidae) пауков производят разнообразные нейротоксины из класса ацилполиаминов (или просто полиаминов). Биологическая функция этих токсинов состоит в нарушении нервно-мышечной передачи (а, следовательно, параличе) у членистоногих в результате блокирования глутаматных рецепторов в мышечных клетках [19, 20]. (У членистоногих нейромедиатором, служащим для передачи сигнала от нейронов к мышцам, является глутамат, в отличие от позвоночных, где эту функцию выполняет ацетилхолин.) Структура ацилполиаминных токсинов состоит из нескольких «модулей»; её основой является полиаминная цепь. В яде одного паука одновременно может присутствовать сразу несколько различных ацилполиаминов, различающихся модификациями, вводимыми в стандартный остов молекулы (рис. 1). Например, ещё в ходе пионерских исследований 1980-х гг., проведённых в Институте биоорганической химии, с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрии была установлена структура аргиопина из яда паука Argiope lobata (Araneidae) — первого соединения из этого класса, и обнаружены восемь других антагонистов глутаматных рецепторов — аргиопининов и псевдоаргиопининов, обладающих сходным механизмом действия, но имеющих разную эффективность взаимодействия с глутаматными рецепторами [21–23]. В более поздних работах было показано, что яде Agelenopsis aperta (Agelenidae), к примеру, содержатся свыше 30 различных ацилполиаминов (α-агатоксинов), структура которых была установлена масс-спектрометрически [24]. Пауки как будто бы следуют принципам комбинаторной химии: получаемые молекулы обладают различной эффективностью и специфичностью в отношении разных рецепторов, а результирующая смесь токсинов эффективна в отношении широкого круга мишеней. Для сравнения отметим, что некоторые насекомые синтезируют комбинаторные библиотеки макроциклических полиаминов в защитных целях [25].

Рисунок 1. Комбинаторика ацилполиаминных токсинов в яде паука (на примере Argiope lobata). Структурной основой ацилполиаминов является полиаминная цепь, которая имеет первичную, четвертичную амино-, или гуанидиновую группу или остаток аргинина на одном конце молекулы, и в подавляющем большинстве случаев ароматическую группировку, соединённую с полиамином через аминокислотный остаток либо непосредственно при помощи амидной связи, — с другой стороны. В молекулы могут вводиться и другие модификации. На рисунке приведены структурные формулы ацилполиаминов из яда Argiope lobata, слева указаны соответствующие названия. В структуре аргиопина отмечены «модули»: 1 — ацильный радикал, 2 — промежуточная группа (аминокислотный остаток), 3 — полиаминная цепь, 4 — концевая группа (остаток аргинина).

Большинство изученных пауков производят яд с преобладанием дисульфид-содержащих пептидных нейротоксинов. Многие из этих веществ, в свою очередь, характеризуются общим цистеиновым мотивом первичной структуры и относятся к т. н. «ноттинам» (от англ. “knottins”) — пептидным молекулам, формирующим в пространстве укладку типа «цистинового узла» (англ. “cystine knot”): C1–X3–7–C2–X3–8–C3–X0–7–C4–X1–4–C5–X4–13–C6, где C — остаток цистеина, а Х — любой аминокислотный остаток [26, 27]. На основании сходства последовательностей всё многообразие ноттинов в яде разделяют на семейства. На рисунке 2А приведены последовательности представителей различных семейств ноттинов из яда тарантула Chilobrachys jingzhao (Theraphosidae) [28]. Видно, что в ряде случаев между последовательностями отсутствует сходство за исключением расположения остатков цистеина. На рисунке 2Б, напротив, приводятся последовательности представителей одного семейства токсинов из яда Agelena orientalis (Agelenidae) [29]. Хорошо заметно, что реализуется своеобразный перебор остатков, заключённых между инвариантными остатками цистеина. Расположение дисульфидных связей для всех молекул этого типа следующее: C1–C4, C2–C5, C3–C6. Пространственная структура ноттинов характеризуется наличием β-шпильки и своеобразного «узла» (отсюда их название): третья по счёту дисульфидная связь (C3–C6) пронизывает кольцо, образованное двумя другими дисульфидами и атомами основной цепи, их соединяющими (рис. 3). В одном яде могут присутствовать до нескольких сотен родственных молекул ноттинов со сходной пространственной структурой, стабилизированной инвариантными остатками полуцистина. Специфичность действия каждой молекулы определяется уникальной комбинацией вариабельных аминокислотных остатков, расположенных в петлевых участках между дисульфидными мостами. Например, JzTx–I является ингибитором инактивации потенциал-зависимых натриевых каналов, действуя аналогично некоторым «классическим» токсинам скорпионов (в их яде, как правило, содержатся три основных типа токсинов: блокаторы калиевых каналов и модуляторы натриевых каналов, приводящие к ингибированию инактивации и облегчению активации последних; действие этих токсинов приводит к спонтанной активации нейронов и, как следствие, к судорогам и «возбуждающему» параличу [30]), а JzTx–III, JzTx–V и JzTx–XI ингибируют некоторые потенциал-зависимые натриевые и калиевые каналы. Аналогично ацилполиаминным токсинам, смесь молекул различной специфичности обеспечивает действие яда на широкий круг мишеней. Отметим, что похожие «библиотеки» полипептидных компонентов встречаются в ядах других животных, однако в этих случаях характерны другие мотивы аминокислотной последовательности и реализуются иные типы пространственной укладки молекул.

Рисунок 2. Комбинаторика дисульфид-содержащих пептидов в яде паука (на примере Chilobrachys jingzhao и Agelena orientalis). Аминокислотные последовательности пептидных токсинов, относящихся к различным (А, пептиды из яда тарантула Chilobrachys jingzhao) и одному и тому же (Б, пептиды из яда воронкового паука Agelena orientalis) семейству. Остатки цистеина и соответствующие дисульфидные связи образуют так называемые цистиновые узлы (см. рис. 3). На панели Б отдельно отмечены остатки, отличающиеся от общего мотива, в то время как на А (токсины различных семейств) кроме цистеинов совпадающих остатков почти нет.

Результатом комбинаторики и разнообразия компонентов яда служит то, что исследователи имеют дело, по сути, с громадной природной фармакопеей. Простой расчёт, учитывающий 40 тыс. известных сегодня видов пауков и среднее значение в 2–3 сотни разных молекул на яд, приводит к результату в ~10 млн. биологически активных соединений. Такое многообразие позволяет думать, что к практически любому наперёд заданному ионотропному рецептору нервной системы в ходе скрининга природных ядов удастся подобрать взаимодействующий с ним токсин. Этот подход был с успехом реализован, например, при поиске лигандов для кислоточувствительных каналов (ASICs, от англ. acid-sensing ion channels) [31] и ваниллоидных рецепторов TRPV1 (transient receptor potential vanilloid receptor subtype 1) [32, 33]. ASICs активируются при закислении внеклеточной среды и служат, таким образом, физиологическими сенсорами pH [34]. TRPV1 являются сенсорами высокой температуры (они активируются также капсаицином — компонентом красного перца, и именно потому при добавлении его в пищу чувствуется жжение) [35]. (Подробнее об этом мы уже писали в заметке «Жгучий перец облегчит боль» [36], а о другом ваниллоидном рецепторе, отвечающем за восприятие холода, рассказывается в статье «„Мятный холодок“: почему ментол создаёт ощущение прохлады во рту» [37].) Оба типа рецепторов (ASICs и TRPV1) — ключевые компоненты системы восприятия боли, а их модуляторы, по-видимому, станут новым поколением анальгетиков.

Рисунок 3. Структура дисульфид-содержащих пептидов в яде паука (на примере Chilobrachys jingzhao). Слева приведена топологическая диаграмма укладки «цистинового узла». Отмечены N- и C-концевые области молекулы, консервативные остатки полуцистина и дисульфидные связи. Показаны воображаемые элементы «узла»: кольцо и «продеваемая» дисульфидная связь. Справа показаны модели пространственной структуры пептидов из яда паука Chilobrachys jingzhao: JzTx–III (1), JzTx–VII (2) и JzTx–XI (3) (соответствующие аминокислотные последовательности приведены на рис. 2)
В заключение стоит отметить, что механизм формирования молекулярного разнообразия природных ядов в настоящее время исследован недостаточно. Как происходит биосинтез ацилполиаминных токсинов? Как возникли и эволюционировали пептидные нейротоксины с разным типом укладок? Каким образом вносятся множественные замены в петлевые участки пептидных молекул и при этом не затрагиваются остатки цистеина? На эти и другие вопросы ещё предстоит ответить.
Источник:http://biomolecula.ru/content/528
avatar
koks
Форумчанин
Форумчанин

Сообщения : 263
Дата регистрации : 2011-03-13
Возраст : 30
Откуда : Минск

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  Михаил Дашкевич в Вт Ноя 15, 2011 12:08 pm

Выложил бы сразу всю статью автора (А. Василевский), чтобы форумчане уснули, так и не дочитав до конца Laughing
avatar
Михаил Дашкевич
Председатель BTS_by по г. Бресту

Сообщения : 1800
Дата регистрации : 2011-02-03
Откуда : Брест

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  koks в Вт Ноя 15, 2011 1:06 pm

Намек понял больше ничего вылаживать не буду.
avatar
koks
Форумчанин
Форумчанин

Сообщения : 263
Дата регистрации : 2011-03-13
Возраст : 30
Откуда : Минск

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  Timur Zinov в Вт Ноя 15, 2011 4:46 pm

Почему?! Очень интересно, многое может пригодиться кому-нибудь в какой-нибудь работе. Мне Вест недавно скинул последнюю книгу по ядам, еще не было времени перевести, да и компом проблемы. Там, бегло взглянув, понял, что очень на серьезном уровне. Но биохимия - это конечно дело не из простых. большинство людей конечно половины не поймут из одной только терминологии Smile С другой стороны, что если кто-нибудь решит заниматься пауками на молекулярном уровне?! Очень интересно, спасибо. Только мне не ясно, почему в русскоязычных трактовках до сих пор "тарантулы", а не "птицееды"...
avatar
Timur Zinov
Председатель совета Belarussian Tarantula Society

Сообщения : 4445
Дата регистрации : 2011-02-03
Откуда : Брест

http://spidersprice.blogspot.com

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  koks в Вт Ноя 15, 2011 5:38 pm

Я нашел стараватую статью,правда по терафозам и их ядам вот скоро перевод будет готов если интересно выложу.И для Михаила нашел материал про Порцию скакунчика,тож переводить нужно,все в процессе.
avatar
koks
Форумчанин
Форумчанин

Сообщения : 263
Дата регистрации : 2011-03-13
Возраст : 30
Откуда : Минск

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  Михаил Дашкевич в Ср Ноя 16, 2011 2:29 pm

Koks, без обид, ладно.
Просто я статью Василевского уже давно скачал и изучил - достойный труд.
Выкладывай, будем признательны. Я же в одной из тем говорил, что у форумчан времени много и они находят в интернете огромный объем информации (нам, к сожалению, просто некогда заниматься подобного рода поисками).
Про переведенные статьи заранее спасибо, но сразу давай ссылку на оригинал, пожалуйста.
avatar
Михаил Дашкевич
Председатель BTS_by по г. Бресту

Сообщения : 1800
Дата регистрации : 2011-02-03
Откуда : Брест

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  koks в Ср Ноя 16, 2011 3:57 pm

Да я не обижаюсь.))))Миша я так и знал что ты с этим уже даано знаком.(догадался после нашей встречи=) )Хорошо как будет готов качественный перевод все выложу.
avatar
koks
Форумчанин
Форумчанин

Сообщения : 263
Дата регистрации : 2011-03-13
Возраст : 30
Откуда : Минск

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  Михаил Дашкевич в Ср Ноя 16, 2011 9:49 pm

Ну да, знаком - специально как то рыл инфу по ядам. Пересмотрел архив - выложенную тобой статью тоже нашел. А труд Василевского с соавторами прочитать форумчанам тоже познавательно было бы, но 48 страниц текста - надо ссылку на pdf найти - так проще будет.
avatar
Михаил Дашкевич
Председатель BTS_by по г. Бресту

Сообщения : 1800
Дата регистрации : 2011-02-03
Откуда : Брест

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  koks в Чт Ноя 17, 2011 8:08 am

Вот ссылка.[url] 83.149.210.131/ubkh/49/Vasilevsky.pdf[/url]
avatar
koks
Форумчанин
Форумчанин

Сообщения : 263
Дата регистрации : 2011-03-13
Возраст : 30
Откуда : Минск

Вернуться к началу Перейти вниз

Re: Великому комбинатору и не снилось: комбинаторика токсинов пауков

Сообщение  Спонсируемый контент


Спонсируемый контент


Вернуться к началу Перейти вниз

Вернуться к началу


 
Права доступа к этому форуму:
Вы не можете отвечать на сообщения