Conotossina

omega-Conotossina
	Diagramma schematico della struttura tridimensionale proteica della of ω-conotossina MVIIA (ziconotide). I ponti disolfuro sono mostrati in color oro. Da PDB 1DW5.
Identificatori
Simbolo	Conotoxin
Pfam	PF02950
InterPro	IPR004214
SCOP	2cco
OPM family	120
OPM protein	1fyg
Strutture disponibili nel PDB
	Template:PDB3A:55-62 Template:PDB3A:56-61 Template:PDB3A:55-61 Template:PDB3A:55-61 Template:PDB3A:46-70 Template:PDB3 :46-71 Template:PDB3 :46-70 Template:PDB3A:46-70 Template:PDB3A:46-70 Template:PDB3A:46-71 Template:PDB3 :46-70 Template:PDB3A:46-70 Template:PDB3A:46-70 Template:PDB3A:46-72 Template:PDB3 :46-72 Template:PDB3 :46-72 Template:PDB3A:46-72 Template:PDB3 :46-72 Template:PDB3 :46-72 Template:PDB3A:52-78 Template:PDB3A:52-82 Template:PDB3A:1-28 Template:PDB3 :51-60 Template:PDB3 :2-22 Template:PDB3 :2-22 Template:PDB3 :2-22 Template:PDB3 :2-22 Template:PDB3A:4-24 Template:PDB3 :3-26 Template:PDB3A:3-26

Precursore della alfa-conotossina
	α-Conotossina PnIB dalla conchiglia Conus pennaceus, (ponti disolfuro mostrati in giallo).; Fonte: University of Michigan's OPM, PDB 1AKG.
Identificatori
Simbolo	Toxin_8
Pfam	PF07365
InterPro	IPR009958
PROSITE	PDOC60004
SCOP	1mii
OPM family	157
OPM protein	1akg
Strutture disponibili nel PDB
	Template:PDB3 :45-60 Template:PDB3A:22-38 Template:PDB3 :22-37 Template:PDB3A:22-37 Template:PDB3A:22-38 Template:PDB3A:50-62 Template:PDB3A:50-62 Template:PDB3A:21-36

Si definisce come conotossina un qualsiasi veleno (che può essere costituito da uno o più peptidi più o meno neurotossici) isolato dal secreto velenoso delle conchiglie del genere Conus.

Le conotossine, che sono polipeptidi costituiti da circa 10 a 30 unità amminoacidiche, tipicamente hanno all'interno uno o più ponti disolfuro (-S-S-), provenienti dalla condensazione ossidativa di due gruppi tiolici (-SH) della cisteina, oppure da due gruppi metilsolforati della metionina, entrambi amminoacidi essenziali monosolforati. Le conotossine hanno una grande varietà di meccanismi di azione, la maggior parte dei quali non sono stati determinati. Comunque sembra che molti di questi peptidi riescano a modulare l'attività delle proteine dei canali ionici trans-membranari.^[1]

Tipi di conotossina e loro attività biologica

Il numero di conotossine delle quali si è determinata l'attività ammonta a cinque, e vengono chiamate le α(alfa)-, δ(delta)-, κ(kappa)-, μ(mu)-, e ω(omega)- types. Ognuno di questi cinque tipi di conotossina attacca un bersaglio differente:

Le α-conotossine inibiscono i recettori dell'acetilcolina nicotinici nei nervi e nei muscoli.^[2]
Le δ-conotossine inibiscono l'inattivazione canali del sodio dipendenti dalla tensione elettrica.^[3]
Le κ-conotossine inibiscono i canali del potassio.^[4]
Le μ-conotossine inibiscono i canali del sodio che sono voltaggio-dipendenti.^[5]. Nei prodotti cosmetici tale forma viene spesso denominata Veleno di Giovinezza (o μ-conotoxyn III).
Le ω-conotossine inibiscono i canali del calcio dipendenti dal voltaggio del Tipo N.^[6] Dal momento che i canali del calcio voltaggio-dipendenti del tipo-N sono correlati all'algesia (sensitività al dolore) nel sistema nervoso, la ω-conotossina ha effetti analgesici: in effetti l'azione della ω-conotossina M VII A equivale da 100 a 1.000 volte quella della morfina.^[7];cioè è "più potente dell'alcaloide morfina". Per questo una versione sintetica della ω-conotossina M VII A ha trovato un utilizzo come analgesico, il cui nome generico è ziconotide (commerciale: Prialt).^[8]

Connettività del ponte disolfuro

I tipi di conotossina differiscono anche per il numero e la disposizione dei ponti disolfuro.^[9] La rete di legame del ponte disolfuro, come anche gli amino-acidi specifici nelle anse inter-cisteina, danno alle conotossine la loro specificità chimica.^[10]

Conotossine omega, delta e kappa

Le famiglie di conotossine omega, delta e kappa hanno una specie di sistema di nodi o schermo inibitore fatto di cisteina. Questo schermo protettivo di legami è un nodo speciale (abbastanza inconsueto nelle proteine) che vede l'incrocio di due ponti disolfuro (-S-S-) sovrapposti a formare un nodo, nel quale il ponte disolfuro III-VI attraversa il macrociclo formato da due altri ponti disolfuro (I-IV e II-V) e i segmenti interconnettivi che formano lo scheletro della proteina (I-VI indica i sei residui di cisteina che iniziano dall'aminoacido N-terminale. Gli arrangiamenti della cisteina sono gli stessi per le famiglie omega, delta e kappa, anche se le conotossine omega sono molecole che bloccano i canali del calcio, mentre le conotossine delta rallentano l'inattivazione dei canali del sodio, e le conotossine kappa bloccano i canali del potassio.^[9]

Conotossine Mu

Le conotossine Mu hanno due tipi di arrangiamento della cisteina, ma lo schermo di legami non si osserva. Le conotossine Mu mirano ai canali del sodio regolati dal voltaggio specifici dei muscoli,^[9] e sono delle spie utili per investigare i canali voltaggio-dipendenti del sodio nei tessuti eccitabili.^[11]

Conotossine Alfa

Le conotossine alfa hanno due tipi di arrangiamento della cisteina,^[12] e sono antagonisti competitivi del recettore nicotinico per l'acetilcolina.

Note

^ Terlau H, Olivera BM, Conus venoms: a rich source of novel ion channel-targeted peptides, in Physiol. Rev., vol. 84, n. 1, 2004, pp. 41–68, DOI:10.1152/physrev.00020.2003, PMID 14715910.
^ Nicke A, Wonnacott S, Lewis RJ, Alpha-conotoxins as tools for the elucidation of structure and function of neuronal nicotinic acetylcholine receptor subtypes, in Eur. J. Biochem., vol. 271, n. 12, 2004, pp. 2305–19, DOI:10.1111/j.1432-1033.2004.04145.x, PMID 15182346.
^ Leipold E, Hansel A, Olivera BM, Terlau H, Heinemann SH, Molecular interaction of delta-conotoxins with voltage-gated sodium channels, in FEBS Lett., vol. 579, n. 18, 2005, pp. 3881–4, DOI:10.1016/j.febslet.2005.05.077, PMID 15990094.
^ Shon KJ, Stocker M, Terlau H, Stühmer W, Jacobsen R, Walker C, Grilley M, Watkins M, Hillyard DR, Gray WR, Olivera BM, kappa-Conotoxin PVIIA is a peptide inhibiting the shaker K+ channel, in J. Biol. Chem., vol. 273, n. 1, 1998, pp. 33–8, DOI:10.1074/jbc.273.1.33, PMID 9417043.
^ Li RA, Tomaselli GF, Using the deadly mu-conotoxins as probes of voltage-gated sodium channels, in Toxicon, vol. 44, n. 2, 2004, pp. 117–22, DOI:10.1016/j.toxicon.2004.03.028, PMID 15246758.
^ Nielsen KJ, Schroeder T, Lewis R, Structure-activity relationships of omega-conotoxins at N-type voltage-sensitive calcium channels (abstract), in J. Mol. Recognit., vol. 13, n. 2, 2000, pp. 55–70, DOI:10.1002/(SICI)1099-1352(200003/04)13:2<55::AID-JMR488>3.0.CO;2-O, PMID 10822250. URL consultato il 13 maggio 2010 (archiviato dall'url originale il 13 agosto 2011).
^ Bowersox SS, Luther R, Pharmacotherapeutic potential of omega-conotoxin MVIIA (SNX-111), an N-type neuronal calcium channel blocker found in the venom of Conus magus, in Toxicon, vol. 36, n. 11, 1998, pp. 1651–8, DOI:10.1016/S0041-0101(98)00158-5, PMID 9792182.
^ Prommer E, Ziconotide: a new option for refractory pain, in Drugs Today, vol. 42, n. 6, 2006, pp. 369–78, DOI:10.1358/dot.2006.42.6.973534, PMID 16845440.
^ ^a ^b ^c Jones RM, McIntosh JM, Cone venom--from accidental stings to deliberate injection, in Toxicon, vol. 39, n. 10, 2001, pp. 1447–1451, DOI:10.1016/S0041-0101(01)00145-3, PMID 11478951.
^ Sato K, Kini RM, Gopalakrishnakone P, Balaji RA, Ohtake A, Seow KT, Bay BH, lambda-conotoxins, a new family of conotoxins with unique disulfide pattern and protein folding. Isolation and characterization from the venom of Conus marmoreus, in J. Biol. Chem., vol. 275, n. 50, 2000, pp. 39516–39522, DOI:10.1074/jbc.M006354200, PMID 10988292.
^ Zeikus RD, Gray WR, Cruz LJ, Olivera BM, Kerr L, Moczydlowski E, Yoshikami D, Conus geographus toxins that discriminate between neuronal and muscle sodium channels, in J. Biol. Chem., vol. 260, n. 16, 1985, pp. 9280–9288, PMID 2410412.
^ Gray WR, Olivera BM, Zafaralla GC, Ramilo CA, Yoshikami D, Nadasdi L, Hammerland LG, Kristipati R, Ramachandran J, Miljanich G, Novel alpha- and omega-conotoxins from Conus striatus venom, in Biochemistry, vol. 31, n. 41, 1992, pp. 9919–9926, DOI:10.1021/bi00156a009, PMID 1390774.

Voci correlate

Collegamenti esterni

(EN) Conotoxins, in Medical Subject Headings (MeSH), National Library of Medicine, 2009.
Olivera B, Conus Peptides, su iBioSeminars, The American Society for Cell Biology, 1º maggio 2006. URL consultato il 2 giugno 2009 (archiviato dall'url originale il 20 luglio 2009).
Kaas Q, Westermann JC, Halai R, Wang CK, Craik DJ, ConoServer, su conoserver.org, Institute of Molecular Bioscience, The University of Queensland, Australia. URL consultato il 2 giugno 2009.
«A database for conopeptide sequences and structures»