Taipoxin

La taipoxina es una potente miotoxina y neurotoxina aislada del veneno de la taipán costera ( Oxyuranus scutellatus ), también conocida como taipán común. ^{[ 1 ]} La taipoxina, al igual que muchas otras neurotoxinas presinápticas, es una toxina de la fosfolipasa A ₂ (PLA ₂ ), que inhibe o bloquea por completo la liberación del neurotransmisor motor acetilcolina y provoca la muerte por parálisis de los músculos respiratorios ( asfixia ). ^{[ 2 ]} Es la neurotoxina más letal aislada de cualquier veneno de serpiente hasta la fecha.

La masa molecular del heterotrímero es de aproximadamente 46.000 Dalton ; compuesto por monómeros α, β y γ en proporción 1:1:1. ^{[ 3 ]} La dosis letal media (DL50 ₎ para ratones es de alrededor de 1–2  μg/kg ( inyección subcutánea ). ^{[ 4 ] [ 1 ]}

La taipoxina y otras toxinas PLA2 han evolucionado a partir de las enzimas digestivas _PLA2 . [ ^{5 ] El} _{veneno aún funciona con el andamiaje de la proteína PLA2 con} múltiples puentes disulfuro, casi idéntico , que causa el mecanismo hidrolítico de la enzima . ^{[ 6 ]} Sin embargo, se cree que bajo estrictas presiones de selección evolutiva de inmovilización de presas y, por lo tanto, alimentación prolongada, conducen a que la enzima PLA2 _pierda su llamado bucle pancreático y a mutaciones para la unión de la toxina con las membranas presinápticas de las placas terminales de las neuronas motoras. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

La taipoxina es un complejo ternario formado por tres subunidades de monómeros α, β y γ en una proporción 1:1:1, también llamadas subunidades homólogas A, B y C. ^{[ 6 ]} Estas subunidades se distribuyen uniformemente a lo largo de la estructura, y juntas, las estructuras tridimensionales de estos tres monómeros forman un núcleo compartido de tres hélices α, un sitio de unión de Ca ²⁺ y un canal hidrofóbico al que se unen las cadenas de acilo graso. ^{[ 7 ]}

El complejo α y β consta de 120 residuos de aminoácidos que están entrecruzados por 7 puentes disulfuro . La subunidad alfa es muy básica ( pH(I) >10) y la única que muestra neurotoxicidad. El complejo β es neutro y puede separarse en dos isoformas. β1 y β2 son intercambiables pero difieren ligeramente en su composición de aminoácidos. El complejo γ contiene 135 residuos de aminoácidos que están entrecruzados por 8 puentes disulfuro. Es muy ácido debido a 4 residuos de ácido siálico , que podrían ser importantes para la formación del complejo. La subunidad gamma también parece funcionar como un protector del complejo alfa, previniendo la eliminación renal rápida o la degradación proteolítica . También aumenta la especificidad en el objetivo y podría estar involucrada en la unión de la unidad alfa. ^{[ 10 ]} Todo el complejo es ligeramente ácido con un pH(I) de 5, pero bajo un pH más bajo y/o una fuerza iónica alta las subunidades se disocian.

Al igual que la enzima PLA _2, la toxina PLA _{2 depende de Ca} ²⁺ para hidrolizar los enlaces éster de acilo graso en la posición sn-2 de los glicerofosfolípidos . ^{[ 7 ]} Según las posiciones de los puentes disulfuro y las longitudes de los extremos C, estas enzimas PLA ₂ /toxinas PLA ₂ se clasifican en tres clases. Estas clases también indican la toxicidad de PLA ₂ /PLA ₂ , ya que las PLA ₂ de las secreciones pancreáticas, el veneno de abeja o los venenos débiles de elápidos se agrupan en la clase I, mientras que las PLA ₂ de los venenos de víboras más potentes que causan exudados inflamatorios se agrupan en la clase II. Sin embargo, la mayoría de los venenos de serpiente son capaces de más de una actividad tóxica, como citotoxicidad , miotoxicidad, neurotoxicidad , actividad anticoagulante y efectos hipotensores . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

La taipoxina se puede purificar del veneno de la taipán costera mediante cromatografía de filtración en gel . ^{[ 1 ]} Además de la taipoxina, el veneno consta de muchos componentes diferentes, responsables de los síntomas complejos. ^{[ 13 ]}

Al principio se pensó que la taipoxina era solo neurotóxica. Los estudios mostraron un aumento en la liberación de acetilcolina, lo que indica una actividad presináptica. ^{[ 1 ]} Experimentos posteriores mostraron que la taipoxina inhibía las respuestas a estímulos eléctricos en mayor medida que la reacción a la acetilcolina administrada adicionalmente. Esto llevó a la conclusión de que la taipoxina tiene efectos pre y postsinápticos. Además del aumento en la liberación de acetilcolina, inhibe el reciclaje vesicular. ^{[ 14 ]} Estudios más recientes mostraron que la toxina también tiene un efecto miotóxico . La inyección de taipoxina en las extremidades posteriores de ratas produce edema y degeneración muscular. ^{[ 15 ]} El estudio también respalda los hallazgos de Fohlman, ^{[ 1 ]} de que la subunidad α produce la potencia PLA ₂ , que es similar a la potencia de la notexina. ^{[ 16 ]} Aun así, el potencial completo de la toxina cruda solo se alcanza mediante la combinación de las subunidades α y γ. ^{[ 15 ]}

Se ha realizado un experimento similar ^{[ 17 ] centrándose nuevamente en los compuestos neuronales. 24 horas después de la inyección, la inervación se vio comprometida hasta el punto de no poder identificar axones intactos. Esto demostró que las toxinas tipo taipoxina provocan el agotamiento de los neurotransmisores de las terminaciones nerviosas y conducen a la degeneración de las terminaciones nerviosas y los axones intramusculares. [ 18 ]} En las células cromafines, la taipoxina mostró la capacidad de entrar en las células a través de mecanismos independientes de Ca2 ⁺ . Allí, potenció la liberación de catecolaminas en las células despolarizadas al desensamblar la actina F en la barrera del citoesqueleto. Esto podría conducir a una redistribución de vesículas que promueve el acceso inmediato al área subplasmática. ^{[ 19 ]}

Más estudios de investigación han encontrado posibles socios de unión de la taipoxina, lo que proporcionaría una mayor comprensión de cómo se transporta la taipoxina a las terminaciones nerviosas y los axones intramusculares. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

La toxicidad de la taipoxina u otras toxinas PLA2 _se suele medir por su capacidad para cortar fosfolípidos de cadena corta o análogos de fosfolípidos. ^{[ 22 ]} Para la taipoxina, la actividad de la PLA2 _se estableció en 0,4  mmol/min/mg, y la constante de unión (K) de la taipoxina sería igual a: KTaipoxina ₌ K _A + K _B + K _C, ya que consta de 3 dominios/subunidades enzimáticas. ^{[ 6 ]} Sin embargo, no se ha establecido ninguna correlación entre la actividad de la PLA2 _y la toxicidad, ya que la farmacocinética y las propiedades de unión a la membrana son más importantes. Una unión a la membrana más específica conduciría a la acumulación de taipoxina en las membranas plasmáticas de las motoneuronas. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

El tratamiento de elección es un antiveneno producido por CSL Ltd en 1956 en Australia a base de plasma de caballo inmunizado. ^{[ 26 ]} Tras la mordedura, la mayoría de los pacientes desarrollarán envenenamiento sistémico, cuya evidencia clínica suele presentarse en dos horas. Este efecto puede retrasarse aplicando medidas de primeros auxilios, como la inmovilización. ^{[ 13 ]} Además de neurotoxinas, el veneno de taipán contiene anticoagulantes cuyo efecto también es inhibido por el antiveneno.

Al igual que la taipoxina, existen toxinas con diferentes subunidades de los dominios PLA:

La notexina es un monómero del veneno de Notechis scutatus , la β-bungarotoxina es un heterodímero del veneno de la serpiente krait china ( Bungarus multicinctus ) y la textilotoxina es un pentámero del veneno de Pseudonaja textilis oriental .