Мастопаран

Мастопаран
Структура мастопарана из яда японского жёлтого шершня Vespa simillima xanthoptera[1].
Идентификаторы
Pfam	PF08251
InterPro	IPR013214
TCDB	1.C.32
OPM superfamily	151
OPM protein	2czp
Доступные структуры белков
Pfam	структуры
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	3D-модель

Мастопаран (Mastoparan) — цитолитический пептидный токсин беспозвоночных, в частности компонент осиного яда.

Структура

Мастопаран из осиного яда представляет собой пептид, состоящий из 14 аминокислот. Имеет следующую структуру: Ile-Asn-Leu-Lys-Ala-Leu-Ala-Ala-Leu-Ala-Lys-Lys-Ile-Leu-NH2.[2].

Биохимический механизм действия

Эффект мастопарана зависит от типа клеток, на которые он воздействует, но всегда включает экзоцитоз. Под действием токсина тучные клетки выделяют гистамин, в то время как тромбоциты и хромаффинные клетки высвобождают соответственно серотонин и катехоламин. Гипофиз в ответ на токсин выделяют пролактин.[3]

При секреции гистамина эффект мастапарана опосредуется через его воздействие на активность G-белков. Токсин стимулирует активность ГТФаз и сокращает время жизни активных G-белков. Одновременно он ускоряет диссоциацию ГДФ от G-белка и увеличивает связывание ГТФ с ним. В целом это приводит к ускорению кругооборота ГТФ с G-белками. Это влияние токсина обусловлено структурным сходством мембрано-связанного мастопарана с активизированными рецепторами G-белков. Это приводит к сигнальным каскадам с выходом инозитолтрифосфата (IP₃) и входа кальция (Ca^2+) в клетку[2].

В медицине

Было обнаружено, что мастопаран блокирует все формы развития трипаносоматиды Trypanosoma cruzi, паразитического одноклеточного, вызывающего у человека болезнь Шагаса[4].

Пептид обладает также сильным антимикробным действием. Было обнаружено, что включение изолейцина и аргинина в положения 5 и 8, соответственно, значительно снижает токсическое действие пептида и превращает его в потенциально ценный антибиотик[5].

Пептид мастопаран-L (mast-L), который содержится в осином яде, уничтожает бактерии за счёт того, что разрушает их мембрану. Как следует из работы, результаты которой опубликованы в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, из созданных вариантов мастопарана учёные выделили один из наиболее перспективных пептидов (Мастопаран-MO) для дальнейшего изучения и применения в лекарственных препаратах.[6]

Примечания

1. PDB 2CZP; Todokoro Y., Yumen I., Fukushima K., Kang S. W., Park J. S., Kohno T., Wakamatsu K., Akutsu H., Fujiwara T. Structure of Tightly Membrane-Bound Mastoparan-X, a G-Protein-Activating Peptide, Determined by Solid-State NMR (англ.) // Biophys. J.^[англ.] : journal. — 2006. — August (vol. 91, no. 4). — P. 1368—1379. — doi:10.1529/biophysj.106.082735. — PMID 16714348. — PMC 1518647.
2. Higashijima T., Uzu S., Nakajima T., Ross E. M. Mastoparan, a peptide toxin from wasp venom, mimics receptors by activating GTP-binding regulatory proteins (G proteins) (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1988. — May (vol. 263, no. 14). — P. 6491—6494. — PMID 3129426.
3. physiology-cis.org  (неопр.). Дата обращения: 14 октября 2020. Архивировано 21 сентября 2017 года.
4. Vinhote, J. F. C., Lima, D. B., Mello, C. P., de Souza, B. M., Havt, A., Palma, M. S., … & Martins, A. M. C. (2017). Trypanocidal activity of mastoparan from Polybia paulista wasp venom by interaction with TcGAPDH. Toxicon.
5. Irazazabal, Luz N.; Porto, William F.; Ribeiro, Suzana M.; Casale, Sandra; Humblot, Vincent; Ladram, Ali; Franco, Octavio L. Selective amino acid substitution reduces cytotoxicity of the antimicrobial peptide mastoparan (англ.) // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes^[англ.] : journal. — 2016. — 1 November (vol. 1858, no. 11). — P. 2699—2708. — doi:10.1016/j.bbamem.2016.07.001. — PMID 27423268.
6. Osmar N. Silva, Marcelo D. T. Torres, Jicong Cao, Elaine S. F. Alves, Leticia V. Rodrigues. Repurposing a peptide toxin from wasp venom into antiinfectives with dual antimicrobial and immunomodulatory properties (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2020-10-08. — ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490. — doi:10.1073/pnas.2012379117. Архивировано 14 октября 2020 года.