Articulo de referencia

Conantokin

Las conantokinas son una pequeña familia de péptidos helicoidales derivados del veneno de caracoles marinos depredadores del género Conus . Las conantokinas actúan como antagoni...

Las conantokinas son una pequeña familia de péptidos helicoidales derivados del veneno de caracoles marinos depredadores del género Conus . Las conantokinas actúan como antagonistas potentes y específicos del receptor N-metil-D-aspartato (NMDAR). [ 1 ] Son los únicos péptidos de origen natural que lo hacen. [ 2 ] Los subtipos de conantokinas exhiben una sorprendente variabilidad de selectividad entre las subunidades del NMDAR y, por lo tanto, son excepcionalmente útiles para el desarrollo de sondas farmacológicas específicas de subunidades. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Químicamente, las conantokinas son únicas porque poseen varios (generalmente 4 o 5) residuos de gamma-carboxiglutamil (Gla), generados por la modificación postraduccional de residuos de glutamil (Glu). Estos residuos de Gla inducen un cambio conformacional de una hélice 3 10 a una hélice alfa al unirse al calcio. [ 6 ] En el esquema más amplio de la clasificación genética de las conotoxinas , las conantokinas también se conocen como "Superfamilia B de conotoxinas". [ 7 ]

La palabra "conantokin" deriva de la palabra filipina antokin , que significa soñoliento. [ 8 ]

Subtipos

Los conantokinos generalmente reciben su nombre del epíteto específico de la especie de Conus a la que pertenecen, utilizando abreviaturas de una sola letra siempre que sea posible. Un conantokino de Conus radiatus se denomina Conantokin-R, mientras que los descubiertos posteriormente en Conus rolani se denominan Conantokin-Rl. Si una especie produce varios conantokinos, se añaden números o letras a los nombres. La abreviatura de "Conantokino" en estos nombres es siempre "Con".

Conantokina-G

También conocida como el “péptido durmiente” [ 9 ] o CGX-1007, [ 10 ] la conantokina G ( P07231 ) es un pequeño péptido aislado del caracol depredador Conus geographus . Es la conantokina mejor caracterizada y actúa como un inhibidor funcional del NMDAR. [ 11 ]

Con-G muestra potencial como agente neuroprotector en lesiones cerebrales isquémicas y excitotóxicas , apoptosis neuronal , dolor, epilepsia y como herramienta de investigación en adicción a las drogas y enfermedad de Alzheimer . [ 11 ] [ 12 ] Con-G bloquea las corrientes postsinápticas excitatorias (EPSCs) mediadas por NMDAR. Con-G reduce la fuerza de las acciones intracelulares excitotóxicas de Ca 2+ y bloquea diferentes lesiones neuronales in vitro. [ 10 ] En ciertas lesiones, Con-G muestra una prolongación excepcional de la ventana terapéutica . [ 10 ] Con-G puede revertir la alodinia establecida y también puede revertir completamente la hipersensibilidad térmica inducida por lesión nerviosa. [ 4 ]

Conantokina-T

Con-T ( P17684 ) se purifica a partir del veneno del caracol cono Conus tulipa , un molusco que se alimenta de peces . Este péptido contiene 4 residuos de Gla. Con-T actúa inhibiendo la entrada de Ca2 + mediada por NMDAR en las neuronas del sistema nervioso central. [ 8 ]

Conantokina-R y -L

Con-R ( P58806 ) es un compuesto anticonvulsivo muy potente , derivado de Conus radiatus .

Con-L ( P69745 ) es un compuesto anticonvulsivo eficaz, derivado de Conus lynceus . [ 5 ] Se diferencia de Con-R principalmente en los aminoácidos del extremo C-terminal y, al igual que Con-R, induce síntomas similares al sueño en ratones jóvenes, con un inicio más rápido y una duración mayor. [ 5 ]

Con-L bloquea las corrientes evocadas por NMDA de una manera potente, que es solo lentamente reversible tras el lavado, de forma similar a Con-R y Con-G. [ 5 ]

Conantokina-Pr1, -Pr2 y -Pr3

Cada péptido de este grupo se deriva de la misma especie, Conus parius . Con-Pr3 ( P0C8E2 ) presenta tres modificaciones postraduccionales diferentes. Con-Pr1 ( P0C8E0 ) y –Pr2 ( P0C8E1 ) adoptan conformaciones α-helicoidales en presencia de Mg²⁺ y Ca²⁺ , pero en general carecen de estructura definida. Conantokin-Pr3 siempre adopta una conformación α-helicoidal. [ 12 ]

Estos péptidos tienen la mayor potencia para las subunidades NR2B del NMDAR. [ 12 ]

Conantokina-P y -E

Con-P ( P0C8E3 ) y Con-E ( P0C8D9 ) fueron aisladas de los dos únicos caracoles cono depredadores de peces de América ( Conus purpurascens y Conus ermineus , respectivamente). Con-P se diferencia de las otras conantokinas conocidas en que contiene un largo bucle disulfuro con dos residuos de Gla. Es menos helicoidal (contenido helicoidal estimado del 44%), pero a diferencia de con-G, no requiere calcio para la estabilidad de esta estructura. Otra distinción notable es la mayor discriminación para NR2B . Con-E es muy similar en estructura a Con-P y probablemente tenga una función similar. [ 1 ]

Conantokina-Rl-A

Con-Rl-A ( P0DKY9 ), derivado del veneno de Conus rolani , es único entre las conantokinas por tener dos estados conformacionales distintos entre los que se equilibra. Al igual que Con-P y Con-E, su estructura helicoidal (estimada en un 50%) no depende de la presencia o ausencia de calcio. Esto probablemente se deba a que dos de los cinco residuos de Gla presentes en con-G son reemplazados en con-Rl-A por Lys. Con-R1-A discrimina de manera más efectiva que cualquier otro ligando conocido entre las subunidades NR2B y NR2C del NMDAR. [ 13 ]

Conantokina-Br o -S1

Con-Br (o Con-S1, P0CG46 ) se aísla de Conus brettinghami (ahora Conus sulcatus ) y es la única conantokina conocida con alta selectividad por la subunidad NR2D del NMDAR. [ 14 ]

Derivados sintéticos

Basado en Con-G

Con-G[γ7A], Con-G[γ7K] y Con-G[S16Y] son ​​péptidos sintéticos de Con-G, donde el residuo Gla en la posición 7 se reemplaza con un residuo de alanina o lisina , o la serina en la posición 16 se reemplaza con un residuo de tirosina , respectivamente. Con-G[γ7A] es cuatro veces más potente que el péptido nativo, Con-G, mientras que Con-G[γ7K] es tan potente como Con-G. [ 3 ] Los dos primeros péptidos parecen distinguir los subtipos de NMDAR en los giros mediofrontales de aquellos en los giros temporales superiores en el tejido cerebral humano. Ambos están siendo investigados en relación con la enfermedad de Alzheimer (EA) y los tres provocaron una inhibición del 100% de la unión de [ 3 H]MK-801 potenciada por espermina . [ 3 ] [ 15 ] Con-G[γ7K] y Con-G[S16Y] también muestran resultados positivos en la abstinencia de morfina. [ 3 ]

Con-T-based

Con-T[K7γ] es un péptido Con-T sintético, donde la serina en la posición 7 se reemplaza por un residuo de Gla. Al igual que Con-G, tiene mayor afinidad por Mg²⁺ que por Ca²⁺ , pero no se dimeriza en presencia de Mg²⁺ . [ 16 ]

Química

Bioquímicamente, las conantokinas presentan un contenido distintivo alto de γ- carboxiglutamato y bajo contenido de cisteína . A diferencia de la mayoría de las familias de conotoxinas , que poseen una densidad inusualmente alta de enlaces disulfuro , las conantokinas generalmente carecen de enlaces disulfuro.

La inhibición de las EPSC espontáneas mediadas por NMDAR (sEPSC) y de las corrientes activadas por NMDA en las neuronas corticales podría ser el resultado de acciones tanto sobre los NMDAR diheteroméricos (NR1/NR2B) como sobre los triheteroméricos ( NR1 / NR2A / NR2B ).

Modo de acción

Con-G no actúa directamente en el sitio de unión de la glicina. [ 11 ] [ 17 ] Puede atenuar tanto la amplitud como la constante de tiempo de decaimiento de las EPSC mediadas por NMDA [ 18 ] y afectar de manera significativa y reversible otras propiedades diferentes de las sEPSC mediadas por NMDAR en neuronas cultivadas. El efecto de Con-G sobre la frecuencia de las sEPSC probablemente se relaciona con el antagonismo del NMDAR. [ 11 ]

Objetivo

Las conantokinas actúan sobre el receptor NMDAR. Cada subtipo actúa selectivamente sobre diferentes subunidades del receptor.

Toxicidad

Algunos de estos efectos peptídicos dependen de la edad, como la inducción de un estado similar al sueño en ratones jóvenes y un comportamiento hiperactivo en ratones de mayor edad. [ 3 ]

La administración intratecal de dosis superiores a 300 pmol produjo deterioro motor en ratones. [ 4 ] Con-G, Con-R y Con-L causan toxicidad conductual a dosis similares. Por lo tanto, la diferencia en la secuencia C-terminal podría afectar el perfil de toxicidad anticonvulsiva y conductual. [ 5 ]

Referencias

  1. 1 2 Gowd KH, Twede V, Watkins M, Krishnan KS, Teichert RW, Bulaj G, Olivera BM (agosto de 2008). "Conantokin-P, una conantokina inusual con un largo bucle disulfuro" . Toxicon . 52 ( 2): 203– 13. Bibcode : 2008Txcn...52..203G . doi : 10.1016/j.toxicon.2008.04.178 . PMC 2630528. PMID 18586049 .  
  2. ^ Mena EE, Gullak MF, Pagnozzi MJ, Richter KE, Rivier J, Cruz LJ, Olivera BM (octubre de 1990). "Conantokin-G: un nuevo péptido antagonista del receptor del ácido N-metil-D-aspártico (NMDA)". Cartas de Neurociencia . 118 (2): 241– 4. doi : 10.1016/0304-3940(90)90637-O . PMID 2177176 . S2CID 32784480 .  
  3. 1 2 3 4 5 Wei J, Dong M, Xiao C, Jiang F, Castellino FJ, Prorok M, Dai Q (septiembre de 2006). "Las conantokinas y variantes derivadas del veneno del caracol cono inhiben el salto de abstinencia inducido por naloxona en ratones dependientes de morfina". Neuroscience Letters . 405 ( 1–2 ): 137–41 . doi : 10.1016/j.neulet.2006.06.040 . PMID 16859831. S2CID 35973753 .  
  4. 1 2 3 Malmberg AB, Gilbert H, McCabe RT, Basbaum AI (enero de 2003). "Potentes efectos antinociceptivos de los antagonistas selectivos de subtipos del receptor NMDA derivados del veneno del caracol cono, conantokinas G y T". Pain . 101 ( 1– 2): 109– 16. doi : 10.1016/S0304-3959(02)00303-2 . ​​PMID 12507705 . S2CID 25950992 .  
  5. 1 2 3 4 5 Jimenez EC, Donevan S, Walker C, Zhou LM, Nielsen J, Cruz LJ, Armstrong H, White HS, Olivera BM (septiembre de 2002). "Conantokin-L, un nuevo antagonista del receptor NMDA: determinantes de la potencia anticonvulsiva". Epilepsy Research . 51 ( 1–2 ): 73–80 . doi : 10.1016/S0920-1211(02)00101-8 . PMID 12350383. S2CID 7960889 .  
  6. Rigby AC, Baleja JD, Li L, Pedersen LG, Furie BC, Furie B (diciembre de 1997). "Función del ácido gamma-carboxiglutámico en la transición estructural inducida por calcio de la conantokina G, una conotoxina del caracol marino Conus geographus". Biochemistry . 36 (50): 15677–84 . doi : 10.1021/bi9718550 . PMID 9398296 . 
  7. Robinson SD, Norton RS (diciembre de 2014). "Superfamilias de genes de conotoxina" . Marine Drugs . 12 (12): 6058– 101. doi : 10.3390/md12126058 . PMC 4278219. PMID 25522317 .  
  8. 1 2 Haack JA, Rivier J, Parks TN, Mena EE, Cruz LJ, Olivera BM (abril de 1990). "Conantokin-T. Un péptido que contiene gamma-carboxiglutamato con actividad antagonista del N-metil-d-aspartato" . The Journal of Biological Chemistry . 265 (11): 6025– 9. doi : 10.1016/S0021-9258(19)39285-3 . PMID 2180939 . 
  9. Olivera BM, McIntosh JM, Clark C, Middlemas D, Gray WR, Cruz LJ (1985). "Un péptido inductor del sueño del veneno de Conus geographus". Toxicon . 23 (2): 277– 82. Bibcode : 1985Txcn...23..277O . doi : 10.1016/0041-0101(85)90150-3 . PMID 4024137 . 
  10. 1 2 3 Williams AJ, Ling G, McCabe RT, Tortella FC (mayo de 2002). "CGX-1007 intratecal es neuroprotector en un modelo de rata de isquemia cerebral focal". NeuroReport . 13 ( 6): 821– 4. doi : 10.1097/00001756-200205070-00017 . PMID 11997694. S2CID 30052416 .  
  11. 1 2 3 4 Alex AB, Baucum AJ, Wilcox KS (septiembre de 2006). "Efecto de la conantokina G sobre las EPSC espontáneas mediadas por el receptor NMDA en neuronas corticales cultivadas". Journal of Neurophysiology . 96 (3): 1084– 92. doi : 10.1152/jn.01325.2005 . PMID 16760339 . 
  12. 1 2 3 Teichert RW, Jimenez EC, Twede V, Watkins M, Hollmann M, Bulaj G, Olivera BM (diciembre de 2007). "Nuevas conantokinas del veneno de Conus parius son antagonistas específicos de los receptores de N-metil-D-aspartato" . The Journal of Biological Chemistry . 282 (51): 36905– 13. Bibcode : 2007JBiCh.28236905T . doi : 10.1074/jbc.M706611200 . PMID 17962189 . 
  13. Gowd KH, Watkins M, Twede VD, Bulaj GW, Olivera BM (agosto de 2010). "Caracterización de la conantokina Rl-A: filogenia molecular como estudio de estructura/función" . Journal of Peptide Science . 16 (8): 375–82 . doi : 10.1002/psc.1249 . PMC 4136950. PMID 20572027 .  
  14. Twede VD, Teichert RW, Walker CS, Gruszczyński P, Kaźmierkiewicz R, Bulaj G, Olivera BM (mayo de 2009). " Conantokin-Br de Conus brettinghami y determinantes de selectividad para la subunidad NR2D del receptor NMDA" . Biochemistry . 48 (19): 4063–73 . doi : 10.1021/bi802259a . PMC 3955384. PMID 19309162 .  
  15. Ragnarsson L, Mortensen M, Dodd PR, Lewis RJ (mayo de 2002). "La modulación del receptor de glutamato (NMDA) por la espermina responde de manera diferencial a las conantoquinas en la corteza cerebral humana normal y con enfermedad de Alzheimer" . Journal of Neurochemistry . 81 (4): 765–79 . doi : 10.1046/j.1471-4159.2002.00872.x . PMID 12065636 . 
  16. Cnudde SE, Prorok M, Castellino FJ, Geiger JH. (junio de 2010) “Determinantes de iones metálicos de la dimerización de conantokina revelados en la estructura cristalográfica de rayos X del complejo Cd(2+)/Mg (2+)-con-T[K7gamma].” J Biol Inorg Chem.15(5):667-75. Cnudde SE, Prorok M, Castellino FJ, Geiger JH (junio de 2010). "Determinantes de iones metálicos de la dimerización de conantokina revelados en la estructura cristalográfica de rayos X del complejo Cd(2+)/Mg (2+)-con-T [ K7gamma ] " . Journal of Biological Inorganic Chemistry . 15 (5): 667– 75. doi : 10.1007/s00775-010-0633-2 . ​​PMC 3693470 . PMID 20195692 .  
  17. Donevan SD, McCabe RT (septiembre de 2000). "La conantokina G es un antagonista competitivo selectivo NR2B de los receptores de N-metil-D-aspartato". Farmacología molecular . 58 (3): 614–23 . doi : 10.1124/mol.58.3.614 . PMID 10953056 . 
  18. Huang L, Balsara RD, Sheng Z, Castellino FJ (octubre de 2010). "Las conantokinas inhiben la entrada de calcio dependiente de NMDAR en neuronas hipocampales de rata en desarrollo en cultivo primario con efectos resultantes en la fosforilación de CREB" . Molecular and Cellular Neurosciences . 45 (2): 163–72 . doi : 10.1016/j.mcn.2010.06.007 . PMC 2923249. PMID 20600930 .  
  • Kohn AJ, Anderson TR. "El sitio web de biodiversidad de Conus" . Museo Burke de Historia Natural y Cultura . Consultado el 17 de octubre de 2011. Parte de un proyecto patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencias destinado a ampliar el conocimiento de la sistemática del género de gasterópodos marinos Conus, inusualmente diverso .
  • Kaas Q, Westermann JC, Halai R, Wang CK, Craik DJ. "ConoServer" . Instituto de Biociencias Moleculares, Universidad de Queensland, Australia . Consultado el 17 de octubre de 2011. Una base de datos para secuencias y estructuras de conopéptidos .
  • Familia UniProt "conotoxina+B+superfamilia": "superfamilia de conotoxina b" - Lista de conantokinas seleccionadas en UniProt