Sarafotoxine - Sarafotoxin
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| Identifiants | |
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| Numero CAS | |
| CID PubChem | |
| ChemSpider | |
| Données chimiques et physiques | |
| Formule | C 105 H 156 N 28 O 34 S 5 |
| Masse molaire | 2514,85 g·mol -1 |
| Modèle 3D ( JSmol ) | |
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Les sarafotoxines (SRTX) sont un groupe de toxines présentes dans un venin d' Atractaspis engaddensis et, dans les essais cliniques, provoquent des symptômes similaires à ceux des patients diagnostiqués avec une giardiase aiguë. Avec les endothélines (ET) , ils forment une famille homogène d' isopeptides vasoconstricteurs puissants . Parmi elles, peu de substances légèrement différentes peuvent être nommées, telles que SRTX-a, SRTX-b, SRTX-c, qui étaient initialement dérivées d' Atractaspis engaddensis . Chacun contient vingt et un résidus d'acides aminés qui se replient spontanément en une structure tertiaire définie avec deux liaisons interchaînes-cystéine ( liaisons disulfure ) et une longue queue hydrophobe. Il existe également d'autres composés, cependant, ce sont principalement des dérivés de ceux mentionnés précédemment. Les principales différences dans la famille de l'endothéline et des sarafotoxines apparaissent à l'extrémité N-terminale des peptides, car l'extrémité C-terminale est presque la même dans tous.
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| Identifiants | |
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| Numero CAS | |
| CID PubChem | |
| ChemSpider | |
| Données chimiques et physiques | |
| Formule | C 110 H 159 N 27 O 34 S 5 |
| Masse molaire | 2563,92 g·mol -1 |
| Modèle 3D ( JSmol ) | |
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| Identifiants | |
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| Numero CAS | |
| ChemSpider | |
| Données chimiques et physiques | |
| Formule | C 103 H 147 N 27 O 37 S 5 |
| Masse molaire | 2515,76 g·mol -1 |
| Modèle 3D ( JSmol ) | |
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Histoire
En 1989, quelques mois après avoir rapporté la découverte et décrit la structure de l'endothéline, les séquences des premières sarafotoxines ont été publiées, SRTX-a, SRTX-b, SRTX-c. La similitude avec la structure des endothélines a déclenché des expériences comparant les deux groupes et prouvant leur activité liée chez les sujets testés.
La même année (1989), un article décrivant la synthèse de SRTX-b a été publié, avec une analyse de l'activité vasoconstrictrice des composés synthétisés. Il a été prouvé que SRTX-b et ET-1/ET-3 partagent les mêmes sites de liaison, cependant, leur efficacité varie.
Synthèse
Les SRTX sont abondants dans les venins, tandis que les ET sont présents en faible concentration chez les mammifères.
Les ET et les SRTX sont tous deux générés in vivo par clivage protéolytique à partir de précurseurs plus gros. Ils peuvent également être produits par synthèse peptidique en phase solide et se replier spontanément in vitro avec un rendement élevé en structures tertiaires natives avec l'appariement correct des liaisons disulfure des cystéines.
La séquence d'ADNc complète de SRTX comprend 1948 paires de bases (pb) codant pour un pré-pro-polypeptide de 543 acides aminés qui commence par une méthionine qui initie la traduction suivie d'un peptide hydrophobe caractéristique d'une séquence signal. La séquence d'acides aminés comprend une séquence de 39 résidus d'acides aminés suivie de 11 séquences de 40 résidus, chacune contenant une séquence SRTX précédée de 19 acides aminés espaceurs. L'isoforme SRTX-c est la plus abondante dans le venin et est également l'isoforme avec le plus grand nombre de copies (cinq au total) dans le précurseur.
Métabolisme
En cas de liaison d'ET/SRTX à un récepteur et de création de complexes récepteur-ligand dans divers tissus, un rythme très lent de dissociation est observé. Dans des expériences menées sur des rats, la mi-temps de SRTX-b dans l'iléon est d'environ 7 minutes (avec une comparaison de 2 heures dans le cas d'ET-3), tandis que dans le cervelet, les valeurs t 1/2 sont supérieures à 2-3 heures pour les deux, SRTX-b et ET-1, tandis que dans le cas de ET-3, le taux de dissociation est négligeable.
La SRTX-b iodée se lie spécifiquement aux préparations de membranes auriculaires avec une capacité de liaison maximale de 110 fmol par mg de protéine et une constante de dissociation ( K D ) de 3 à 5 nM. SRTX-a, SRTX-b et STRX-c inhibent la liaison de SRTX-b iodé dans l'oreillette à des concentrations inhibitrices moyennes (IC 50 ) de 30, 25 et 100 nM, respectivement. D'autres expériences de liaison ont également montré que 125 I-SRTX-b reconnaît des sites dans le cervelet de rat K D = 3,5 nM et le cortex cérébral K D = 0,3 nM.
De plus, il a été montré que :
- 1. Une mobilisation d' ions Ca 2+ intracellulaires est étroitement liée à une activité biologique des sarafotoxines ;
- 2. Les bloqueurs spécifiques des canaux Ca 2+ , tels que le vérapamil ou la ninodipine, n'ont aucun effet sur la capacité de liaison de 125 I-SRTX-b ;
- 3. L'hydrolyse des phosphoinositides est induite par la liaison des SRTX.
Les caractéristiques ci-dessus suggèrent que les sarafotoxines (et les endothélines) utilisent la voie de transduction du signal des phosphoinositides via des récepteurs spécifiques couplés à la protéine G, qui semble activer les phospholipases de type C et D. Cependant, des sous-types distincts et répandus de récepteurs glycosylés sont reconnus fonctionnellement par les SRTX et les ET. Comme les trois isoformes d'endothélines et de sarafotoxines interagissent avec la même affinité, ET B -R apparaît moins sélectif que ET A -R. Néanmoins, la distribution tissulaire variable des sites de liaison à l'endothéline et les différents effets biologiques démontrés dans différents organes indiquent la possibilité d'une existence d'autres sous-types de récepteurs endothéline/sarafotoxine. Par conséquent, la capacité de la mangouste égyptienne à résister à des concentrations très élevées de SRTX-b peut être due à la présence d'une famille supplémentaire de sites de liaison, situés dans le tissu cardiovasculaire, différenciant ET-1 et SRTX-b.
Mécanisme d'action
Les sarafotoxines partagent une très grande homologie structurelle et fonctionnelle avec les ET, et activent ainsi les récepteurs de l' endothéline, le récepteur de l'endothéline de type A (ET A ) et le récepteur de l'endothéline de type B (ET B ). Ces récepteurs sont à la protéine G couplée récepteurs . Les récepteurs ET B se lient aux ET et aux SRTX avec peu de sélectivité alors que les récepteurs ET A montrent une plus grande affinité pour ET-1, ET-2 et SRTX-b, par rapport à ET-3 et SRTX-c. Le C-terminal, en particulier Trp 21, est essentiel pour une liaison élevée à ET A et ET B .
L'activation de ces récepteurs entraîne une élévation du calcium libre intracellulaire. Les récepteurs ET A assurent la médiation de la vasoconstriction et de la prolifération cellulaire et les récepteurs ET B sont importants pour la libération d'oxyde nitrique (vasodilatation) et de prostacycline et l'inhibition de l' enzyme de conversion de l' endothéline (ECE), qui synthétise l'ET-1. En augmentant la vasoconstriction, les sarafotoxines provoquent une bronchoconstriction, augmentant la résistance des voies respiratoires. La bronchoconstriction est également causée par un dysfonctionnement ventriculaire gauche, causé par les SRTX. La relaxation ventriculaire gauche est altérée, ce qui peut induire une élévation de la pression hydrostatique microvasculaire pulmonaire qui à son tour conduirait à un œdème dans les poumons, rétrécissant les bronches.
Pharmacologie
Dans un essai avec des lapins, une amélioration significative de la protection contre les effets arythmiques et une réduction de la taille de l'infarctus a été observée après administration exogène de SRTX-c (à la dose de 0,24 nmol/kg, iv) avant l'accident d'occlusion coronaire. Cela a été réalisé grâce à la capacité de SRTX-c à activer des récepteurs ET B sélectionnés .
Dans l'aorte thoracique du rat, l'activité contractile est regroupée comme suit : ET-1 > SRTX-b > SRTX-a > SRTX-c à des concentrations plus faibles, mais SRTX-b > ET-1 > SRTX-a > SRTX-c à des concentrations plus élevées. concentration.
Les injections intra-artérielles de SRTX-b provoquent une augmentation dose-dépendante de la pression de perfusion à des doses allant de 30 à 300 pmol. L'activité vasoconstrictrice de la SRTX-b est moins remarquable que celle de l'ET-1 à des doses inférieures à 100 pmol, alors qu'à une dose de 300 pmol l'activité de la SRTX-b est supérieure à celle de l'ET-1. Le temps requis pour le rétablissement de la pression de perfusion aux valeurs de base après une injection en bolus de 300 pmol de SRTX-b est plus court que celui d'ET-1.
La dose seuil de vasoconstricteur de SRTX-a est 3 fois supérieure à celle de SRTX-b. A la dose de 300 pmol, l'élévation de la pression de perfusion due à la SRTX-a est environ 8 fois inférieure à celle de la SRTX-b. SRTX-c présente une faible vasoconstriction produisant une très faible augmentation de la pression de perfusion.
Toxicité
SRTX-b et SRTX-a sont hautement mortels et provoquent un arrêt cardiaque et la mort chez les souris dans les minutes suivant l'administration intraveineuse, la DL 50 pour les souris a été détectée pour environ 0,015 mg/kg de poids corporel et la DL 50 0,3 mg/kg dans le cas de SRTX- c.
Effets
Chez l'homme, des effets locaux apparaissent en quelques minutes : œdème, érythème et engourdissement, suivis d'effets systémiques qui incluent faiblesse générale, transpiration, pâleur, fluctuations du niveau de conscience, vomissements, diarrhée aqueuse non sanglante, hypertension, foie lésions, hémorragie, dyspnée, hypoxie, hypercapnie et troubles de l'activité cardiaque.
Les rapports de troubles cardiaques décrivent un intervalle PR prolongé et des modifications du segment ST. Les troubles cardiaques peuvent être dus soit à des effets directs du venin sur le cœur, soit à une hypoxie provoquée par des troubles respiratoires.
Effets sur les animaux
Chez la souris et le rat : il a été démontré que la sarafotoxine a trois effets indépendants dans le cœur de la souris et du rat, une vasoconstriction rapide et marquée des vaisseaux coronaires, un bloc auriculo-ventriculaire sévère et un effet inotrope positif plus lent mais très fort. Il se lie également avec une grande affinité aux membranes des oreillettes et du cerveau pour induire l'hydrolyse des phosphoinositides dans ces tissus.
Dans une étude portant sur l'impact de la sarafotoxine-b sur les propriétés respiratoires, il a été constaté qu'il y avait une augmentation marquée de la résistance des voies respiratoires. Cela a probablement été causé par une bronchoconstriction. La bronchoconstriction est survenue en raison de la constriction des muscles lisses et de l'épaississement de la paroi des voies respiratoires en raison d'un œdème péribronchique. Cet œdème péribronchique est probablement causé par une altération de la relaxation ventriculaire gauche, une élévation de la pression hydrostatique microvasculaire. Prouvant cette théorie de l'œdème, au cours de l'enquête, un liquide abondant et mousseux a été trouvé dans les canules trachéales après injection de sarafotoxine.
La même étude a également trouvé des perturbations marquées dans les échanges gazeux et l'équilibre acido-basique après injection de la toxine. L'hypoxémie aiguë était due à une bronchoconstriction et à un œdème pulmonaire. L'hypoxémie était associée à une acidose métabolique et l'augmentation du trou anionique peut être due à une augmentation des lactates sanguins induite par l'hypoxie. Il y avait également une diminution mesurée de la PCO₂, qui peut être expliquée par une diminution du débit cardiaque. diminution du transport du dioxyde de carbone vers les poumons.
Recherche et utilisations cliniques
Lauer-Fields et al. (2007), utilisent la SRTX-b tronquée à l'extrémité C pour agir comme inhibiteur de métalloprotéinase matricielle . L'élimination de l'extrémité C-terminale élimine son activité vasopressive toxique ainsi que l'activité inhibitrice des métalloprotéinases matricielles, cependant avec d'autres changements d'acides aminés, l'activité inhibitrice des métalloprotéinases matricielles est récupérée et améliorée. Cette sarafotoxine modifiée est utile pour traiter certaines pathologies telles que l' arthrite , les maladies cardiovasculaires et les métastases des cellules tumorales .