Многообразие зоотоксинов пептидно-белковой природы и их медико-биологическое применение (Обзор) Medline.ru - медико-биологический информационный портал Медлайн.ру

Многообразие зоотоксинов пептидно-белковой природы и их медико-биологическое применение (Обзор)

Астафьева О.В., Юдина Н.С., Рысев А.Ю., Кручинин Е.Г., Мясников В.А.

Федеральное государственное бюджетное учреждение Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины Министерства обороны Российской Федерации

Резюме
Яды животных представляют собой богатый источник биологически активных веществ. Многие из этих природных биомолекул уже нашли свое применение в качестве компонентов фармацевтических препаратов. Благодаря многочисленным исследованиям состава ядов животных, на сегодняшний день выделено и охарактеризовано множество зоотоксинов. В настоящее время наиболее изучены и представляют большой интерес для прикладного применения пептидные токсины земноводных, белковые и пептидные токсины пресмыкающихся, членистоногих и морских беспозвоночных. Разнообразие токсинов животного происхождения отражено и в широком спектре биологических мишеней проявления их активности. Это свойство определяет активное применение зоотоксинов в рамках биохимических, фармакологических и биомедицинских исследований. Спектр потенциального фармакологического применения для этих соединений включает такие эффекты, как антибактериальные, противогрибковые, анальгезирующие, нейропротекторные, иммунопротекторные, противовоспалительные, противоопухолевые, кардиотоксические, кардиопротекторные и др. Проявление тех или иных физиологических свойств зависит от структуры белковых и пептидных токсинов. Отдельным классом выступают соединения насыщенные дисульфидными связями. За счет своих структурных особенностей они обладают повышенной стабильностью, способны связываться с ионными каналами, блокируя их или изменяя механизм стробирования. Благодаря своему разнообразию, токсины ядов животных охватывают широкую область возможного медицинского применения. В представленном обзоре рассмотрены основные компоненты ядов позвоночных и беспозвоночных животных. Описаны токсические эффекты различных компонентов ядов животных и перспективные направления использования этих биологически активных белков и пептидов в качестве основы для разработки новых фармацевтических препаратов.

Ключевые слова
зоотоксины; белки; пептиды; физиологически активные вещества; яды животных

(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)

открыть статью в

новом окне

Список литературы

1. Wang L., Wang N., Zhang W. et al. Therapeutic peptides: current applications and future directions. Sig Transduct Target Ther. 2022; 7: 48.

2. Olamendi-Portugal T., Bartok A., Zamudio-Zuniga F. et al. Isolation, chemical and functional characterization of several new K(+)-channel blocking peptides from the venom of the scorpion Centruroides tecomanus. Toxins. 2016; 115: 1-12. 2

3. Kasheverov I.E., Oparin P.B., Zhmak M.N. et al. Scorpion toxins interact with nicotinic acetylcholine receptors. FEBS Letters. 2019; 593: 2779-2789.

4. Cohen G., Burks S.R., Frank J.S. Chlorotoxin-A multimodal imaging platform for targeting glioma tumors. Toxins (Basel). 2018; 10(12): 496.

5. Cremonez C. M., Maiti M., Peigneur S. et al. Structural and functional elucidation of peptide Ts11 shows evidence of a novel subfamily of scorpion venom toxins. Toxins. 2016; 8(10): 288.

6. Parente A., Daniele-Silva A., Furtado A.A. et al. Analogs of the scorpion venom peptide stigmurin: Structural assessment, toxicity, and increased antimicrobial activity. Toxins. 2018; 10 (4): 161.

7. Пантелеев П.В., Болосов И.А., Баландин С.В. и др. Строение и биологические функции β-шпилечных антимикробных пептидов. Acta Naturae. 2015; 7, 1(24): 39-50.

8. Chow C.Y., Chin Y.K., Walker A.A. et al. Venom Peptides with Dual Modulatory Activity on the Voltage-Gated Sodium Channel NaV1. 1 Provide Novel Leads for Development of Antiepileptic Drugs. ACS Pharmacology & Translational Science. 2019; 3(1): 119-134.

9. Ahmadi S., Knerr J.M., Argemi L. et al. Scorpion venom: detriments and benefits. Biomedicines. 2020; 8(5): 118.

10. Cardoso F.C. Multi-targeting sodium and calcium channels using venom peptides for the treatment of complex ion channels-related diseases. Biochemical Pharmacology. 2020: 107-114.

11. Emerich B.L., Ferreira R.C.M., Cordeiro M.N. et al. δ-Ctenitoxin-Pn1a from Phoneutria nigriventer spider venom, shows antinociceptive effect involving opioid and cannabinoid systems, in rats. Toxins, 2016; 8(4):106.

12. Pineda S.S., Undheim E.A., Rupasinhge D.B. [et al.] Spider venomics: Implications for drug discovery. Future medicinal chemistry. 2014; 6(15): 1699-1714.

13. Barbosa F.M., Daffre S., Maldonado R.A. et al. Gomesin, a peptide produced by the spider Acanthoscurria gomesiana, is a potent anticryptococcal agent that acts in synergism with fluconazole. FEMS Microbiol Lett. 2007; 274(2): 279-286.

14. Wehbe R., Frangieh J., Rima M. et al. Bee venom: Overview of main compounds and bioactivities for therapeutic interests. Molecules. 2019; 24(16): 2997.

15. Moreno M., Giralt E. Three Valuable Peptides from Bee and Wasp Venoms for Therapeutic and Biotechnological Use: Melittin, Apamin and Mastoparan. Toxins 2015; 7: 1126-1150.

16. Fitzgerald K.T., Flood A.A. Hymenoptera stings. Clinical techniques in small animal practice. 2006; 21(4): 194-204.

17. Омаров Ш.М., Атаев З.Ш., Магомедова М. Г. и др. Роль пчелиного яда и прополиса в структуре фармакотерапии. Вестник международной академии наук. 2006; 2: 35-42.

18. Суханова Л.В., Канарский А.В. Биологическая ценность пчелинового яда. Вестник технологического университета. 2016; 19(8): 145-150.

19. Lazcano-Perez F., Hernandez-Guzman U., Sanchez-Rodriguez J. et al. Cnidarian neurotoxic peptides affecting central nervous system targets. Cent Nerv Syst Agents Med Chem. 2016; 16(3): 173-182.

20. Chang S.C., Huq R., Chabra S. et al. Terminally extended analogues of the K+ channel toxin from Stichodactyla helianthus as a potent and selective blockers of the voltage-gated potassium channel Kv1.3. FEBS J. 2015; 282(12): 2247-2259.

21. Margiotta F., Micheli L., Ciampi C. et al. Conus regius-Derived conotoxins: novel therapeutic opportunities from a marine organism. Mar Drugs. 2022; 20(12): 773.

22. Yang M., Zhou M. μ-conotoxin Ts-IIIA, a peptide inhibitor of human voltage-gated sodium channel hNav1.9. Toxincon. 2020; 186: 29-34.

23. Bourinet E., Zamponi G.W. Block of voltage-gated calcium channels by peptide toxins. Neuropharmacology. 2017; 127: 109-115.

24. Cai X.J., Wang L., Hu C.M. Effects of GABAB receptor activation on spatial cognitive function and hippocampal neurones in rat models of type 2 diabetes mellitus. Bioscience reports. 2018; 38(1): BSR-20171184_RET.

25. Ziegman R., Alewood P. Bioactive components in fish venoms. Toxins, 2015, 7(5): 1497-1531.

26. Gorman M.L., Judge S.J., Fezai M. et al. The venoms of the lesser (Echiichthys vipera) and greater (Trachinus draco) weever fish - A rewiew. Toxicon; 6(20202): 100025.

27. Ouanounou G., Malo M., Stinnakre J. et al. Trachynilysin, a neurosecretory protein isolated from shellfish (Synanceia Trachynis) venom, forms nonselecrive pores in the membrane of NG108-15 cells. Biol.Chem. 2002; 277(42): 39119-39127.

28. Lin Y., Lin T., Cheng N. et al. Evalution of antimicrobial and anticancer activities of three peptides identified from the skin secretion of Hylarana latouchii. Acta Biochim Biophys sin (Shanghai). 2021; 53(11): 1469-1483.

29. Chen X., Liu S., Fang J. [et al.] Peptides isolated from Amphibian skin secretions with emphasis on antimicrobial peptides. Toxins (Basel). 2022; 14(10): 722.

30. Prasasty V., Radifar M., Istyastono E. Natural peptides in drug discovery targeting acetylcholinesterase. Molecules. 2018; 23 (9): 2344.

31. Аверин А.С., Уткин Ю.Н. Сердечно-сосудистые эффекты токсинов змеиного яда: кардиотоксичность и кардиопротекция. Acta naturae. 2021; 13, 3(50): 4-14.

32. Kini R.M., Koh C.Y. Snake venom three-finger development targeting cardiovascular diseases. Biochem Pharmacol. 2020; 181:105-114.

33. Bansal A.B., Sattar Y., Jamil R.T. Eptifibatide. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022.

34. Ferraz C.R., Arrahman A., Xie C. et al. Multifunctional toxins in snake venoms and therapeutic implications: from pain to hemorrhage and necrosis. Frontiers in Ecology and Evolution. 2019; 7, 218: 1-19.

35. Akhtar B., Muhammad F., Sharif A. et al. Mechanistic insights of snake venom desintegrins in cancer treatment. Eur J Pharmacol. 2021; 899: 174022.

36. Urra F.A., Araya-Maturana R. Putting the brakes on tumorigenesis with snake venom toxins: New molecular insights for cancer drug discovery. Seminars in Cancer Biology. 2020, 80: 195-204.

37. Chan Y.S., Cheung R.C.F., Xia L. et al. Snake venom toxins: toxicity and medicinal applications. Applied microbiology and biotechnology. 2016; 100(14): 6165-6181.

38. Cavalcante W.L., Ponce-Soto L.A., Marangoni S. et al. Neuromuscular effects of venoms and crotoxin-like proteins from Crotalus durissus ruruima and Crotalus durissus cumanensis. Toxicon. 2015; 96: 46-49.

39. Nekaris K.A.I., Campera M., Nijman V. et al. Slow lorises use venom as a weapon in intraspecific competition. Curr Biol. 2020, 30(20): R1252-R1253.

40. Whittington C., Belov K. Platypus venom: a review. Australian Mammalogy. 2007, 29 (1): 57-62.