Protoxin-I
પ્રોટોક્સિન-I, જેને પ્રોટીએક્સ-I અથવા બીટા/ઓમેગા-થેરાફોટોક્સિન-ટી. પી. 1 એ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે 35-એમિનો એસિડ પેપ્ટાઇડ ન્યુરોટોક્સિન છે જે ટેરેન્ટુલા થ્રીક્સોપેલ્મા પ્રુરિઅન્સના ઝેરમાંથી કાઢવામાં આવે છે. પ્રોટોક્સિન-I પેપ્ટાઇડ ઝેરના અવરોધક સિસ્ટીન ગાંઠ (ICK) પરિવાર સાથે સંબંધિત છે, જે વોલ્ટેજ-ગેટેડ આયન ચેનલોને અસરકારક રીતે રોકવા માટે જાણીતા છે. પ્રોટોક્સિન-I પસંદગીયુક્ત રીતે નીચા વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડ T-પ્રકારની કેલ્શિયમ ચેનલો, વોલ્ટેજ ગેટેડ સોડિયમ ચેનલો અને નોસિસેપ્ટર કેટાયન ચેનલ TRPA1 ને અવરોધે છે. ટી. આર. પી. એ. 1 સાથે જોડાવાની તેની અનન્ય ક્ષમતાને કારણે, પ્રોટોક્સિન-I ને પીડા અને બળતરાના સંદર્ભમાં તબીબી સંદર્ભમાં સંભવિત ઉપયોગો સાથે મૂલ્યવાન ઔષધીય રીએજન્ટ તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. તેનો ઉપયોગ કરોળિયા દ્વારા શિકારને સ્થિર કરવા અને પકડવા માટે થાય છે. પુખ્ત ઝેર પેપ્ટાઇડનું પ્રાથમિક માળખું ટારન્ટુલા સ્પાઈડર બુંબા પલ્ચેરીમાક્લાસીમાંથી બીટા/ઓમેગા-થેરાફોટોક્સિન-બી. પી. 1. એ. સાથે એકરૂપ છે, જે સબફૅમિલી થેરાફોસિનેની અંદર એક સામાન્ય ઝેર સૂચવે છે. માળખું અને સક્રિય સ્થળ પ્રોટોક્સિન-I એ એક પેપ્ટાઇડ છે જે 35 એમિનો એસિડ ક્રમ ધરાવે છે જેમાં ગ્લુ-સિસ-આર્ગ-ટાયર-ટ્રીપ-લ્યુ-ગ્લાય-ગ્લાય-સિસ-સેર-અલા-ગ્લાય-થ્રર-સિસ-લિસ-હિસ-લ્યુ-વાલ-સિસ-સેર-આર્ગ-આર્ગ-હિસ-ગ્લાય-ટ્રીપ-સિસ-વેલ-ટ્રીપ-એસ્પ-ગ્લાય-થ્રર-ફે-સેર (એક અનુક્રમ માટે કોષ્ટક 1 જુઓ) અને સિસ 2-સિસ 16 વચ્ચે 3 ડિસલ્ફાઇડ બોન્ડ્સ છે. પ્રોટોક્સિન-1ની ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીમાં પ્રોટીન માળખામાં બે બીટા સ્ટ્રેન્ડ્સ જોવા મળ્યા હતા. સ્પાઈડરના ઝેરમાંથી અલગ કરવામાં આવેલા ગેટિંગ-મોડિફાયર ઝેર એક સંરક્ષિત પરમાણુ માળખું ધરાવે છે, જેમાં હાઇડ્રોફોબિક પેચનો સમાવેશ થાય છે, જે હાઇડ્રોફોબિક અવશેષોથી ભરેલો હોય છે, અને હકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા અવશેષોની વીંટીથી ઘેરાયેલો હોય છે, જે પેપ્ટાઇડને લિપિડ પટલ સાથે જોડવાનું પ્રોત્સાહન આપે છે. એલેનિન દ્વારા એક એમિનો એસિડનું વ્યવસ્થિત રીતે વિનિમય કરીને, પ્રોટોક્સિન-I ઝેરીકરણ માટે જવાબદાર લક્ષણો જાહેર કરી શકાય છે. જેમ કે, રિપ્લેસમેન્ટ R3A, W5A, K17E, L19A, S22A, R23A, W27A, V29A, W30A, D31A, G31A, F34A સોડિયમ ચેનલોને NaV1.2 અટકાવવાની ઝેરની ક્ષમતાને ઘટાડે છે. તેવી જ રીતે, L6A, L19A, W27A, V29A, W30A, D31A રિપ્લેસમેન્ટ પણ NaV1.7 સોડિયમ ચેનલો પર તેની અવરોધક અસરોને ઘટાડે છે. છેલ્લે, Q13A, L19A, S22A, W30A, F34A, S35A રિપ્લેસમેન્ટ TRPA1 રીસેપ્ટર્સ સાથે પ્રોટોક્સિન-I બંધન માટે સક્રિય સાઇટ્સ દર્શાવે છે. આ લોસ-ઓફ-ફંક્શન રિપ્લેસમેન્ટ મુખ્યત્વે હાઇડ્રોફોબિક પેચ અને પોઝિટિવ અને નેગેટિવ ચાર્જ રિંગ્સમાં અવશેષોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જે આ વિચારને વધુ ટેકો આપે છે કે આ પ્રદેશો આયન ચેનલ બંધનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ટોક્સિકોડાયનેમિક્સ અન્ય ગેટિંગ-મોડિફાયર સ્પાઈડર ટોક્સિનની જેમ, પ્રોટોક્સિન-I પ્રાધાન્યમાં એનાયોનિક લિપિડ ધરાવતા પટલ સાથે જોડાય છે જ્યાં તે આયન ચેનલ વોલ્ટેજ સેન્સર ડોમેન્સ સાથે જટિલ એલોસ્ટેરિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દર્શાવે છે. લિપિડ પટલ સાથે બંધાયા પછી, પ્રોટોક્સિન-I હાઇડ્રોફોબિક પેચની અંદર ટ્રિપ્ટોફન અવશેષોની મદદથી આયનીય પટલ પર છીછરા સ્થાનને અપનાવે છે, જ્યાં ઝેર પર હકારાત્મક અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ રિંગ્સ પછી વોલ્ટેજ ગેટેડ આયન ચેનલો પર હાઇડ્રોફોબિક અને આયનીય અવશેષોના સંરક્ષિત ક્રમ સાથે જોડાવા માટે સક્ષમ હોય છે. વોલ્ટેજ-ગેટેડ સોડિયમ ચેનલો આઇ. સી. કે. પરિવારના અન્ય ગેટિંગ-મોડિફાયર ઝેરની જેમ, પ્રોટોક્સિન-I વોલ્ટેજ-ગેટેડ સોડિયમ ચેનલોના સક્રિયકરણની વોલ્ટેજ અવલંબનને વધુ હકારાત્મક ક્ષમતાઓ તરફ ખસેડીને કામ કરે છે. પ્રોટોક્સિન-I અન્ય ICK ઝેરથી અલગ છે કારણ કે પ્રોટોક્સિન-I સોડિયમ ચેનલો વચ્ચે ઓછી પસંદગી દર્શાવે છે, અને આમ Nav1.8 ચેનલ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા સંવેદનાત્મક ચેતાકોષોમાં TTX-પ્રતિરોધક સોડિયમ પ્રવાહોને અસરકારક રીતે અટકાવવામાં સક્ષમ છે. પ્રોટોક્સિન-I શક્તિશાળી રીતે NaV1.2, NaV1.6, NaV1.7 અને NaV1.8 સાથે જોડાય છે. વોલ્ટેજ-ગેટેડ સોડિયમ ચેનલોના છિદ્રો બનાવતા α ઉપઘટકમાં 4 સમરૂપ ક્ષેત્રો હોય છે, જેમાં દરેકનું પોતાનું વોલ્ટેજ સેન્સર ક્ષેત્ર હોય છે. સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે પ્રોટોક્સિન-I ડોમેન II અને ડોમેન IV ના વોલ્ટેજ સેન્સર ડોમેન્સ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જેનાથી કાર્યાત્મક રીતે ચેનલને અવરોધે છે. એવું માનવામાં આવે છે કે વોલ્ટેજ-ગેટેડ સોડિયમ ચેનલો સાથે બંધનમાં પ્રોટોક્સિન-I અસંસ્કારીતા પેપ્ટાઇડ સપાટી પર હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા અવશેષોની ઊંચી માત્રાને કારણે છે, જે સોડિયમ ચેનલો પર વોલ્ટેજ-સેન્સર ડોમેનની સપાટી પર સંરક્ષિત એમિનો એસિડ સિક્વન્સ સાથે જોડાય છે. આ ખ્યાલ એ હકીકત દ્વારા વધુ પાછળ છે કે પ્રોટોક્સિન-I NaV1.4 અને NaV1.5 સાથે ઓછા શક્તિશાળી રીતે જોડાય છે, જે વોલ્ટેજ સેન્સર ડોમેન પર પ્રમાણમાં ઓછા આયનીય અવશેષો પ્રદર્શિત કરે છે. વોલ્ટેજ-ગેટેડ ટી-પ્રકારની કેલ્શિયમ ચેનલો પ્રોટોક્સિન-I પણ ટી-પ્રકારની કેલ્શિયમ ચેનલોના સક્રિયકરણની વોલ્ટેજ અવલંબનને બદલવા માટે જોવા મળે છે. ખાસ કરીને, પ્રોટોક્સિન-I અન્ય માનવ ટી-પ્રકારની કેલ્શિયમ ચેનલોથી CaV3.1 ચેનલોને અલગ કરવામાં સક્ષમ છે, જે CaV3.2 ની સરખામણીમાં 160 ગણો વધારો દર્શાવે છે, અને CaV3.3 ની સરખામણીમાં 10 ગણો વધારો દર્શાવે છે. પ્રોટોક્સિન-I તેની નિષ્ક્રિયતાની વોલ્ટેજ અવલંબનને બદલ્યા વિના, ટી-પ્રકારની કેલ્શિયમ ચેનલોના સક્રિયકરણની વોલ્ટેજ અવલંબનને વધુ હકારાત્મક ક્ષમતાઓ તરફ ખસેડે છે. ચાઇમેરિક ચેનલ પ્રોટીનના ઉપયોગ દ્વારા, CaV3.1 ચેનલ પ્રોટીનના ડોમેન IV પર S3-S4 લિંકરને પ્રોટોક્સિન-I પ્રત્યે વધુ સંવેદનશીલતા હોવાનું ઓળખવામાં આવ્યું છે, જે સૂચવે છે કે આ ડોમેન ચોક્કસ અવશેષો દર્શાવે છે જે પ્રોટોક્સિન-I બંધન માટે સંવેદનશીલ છે. ક્ષણિક રીસેપ્ટર સંભવિત એન્કિરિન 1 (TRPA1) પ્રોટોક્સિનને પ્રથમ ઉચ્ચ-આકર્ષણ પેપ્ટાઇડ TRPA1 વિરોધી તરીકે ઓળખવામાં આવ્યું હતું. ટી. આર. પી. એ. 1 એ પ્રાથમિક નોસિસેપ્ટર ચેનલ છે જે ઘણા માનવ અને પ્રાણી કોષોના પ્લાઝ્મા પટલ પર વ્યક્ત થાય છે. NaV1.2 અને TRPA1માં આંશિક રીતે સમરૂપ બંધનકર્તા સ્થળો હોવાનું જાણવા મળ્યું હતું, જેના દ્વારા પ્રોટોક્સિન-I આ આયન ચેનલો સાથે જોડાય છે. આ બંધનકર્તા સપાટીઓ, સોડિયમ ચેનલ જેવી જ છે, જે TRPA1 ચેનલના S1-S4 ગેટિંગ ડોમેનની બાહ્યકોષીય લૂપ્સ પર સ્થિત છે. ઉંદરમાં ઇન વિવો પરીક્ષણમાં રોગનિવારક ઉપયોગો દર્શાવે છે કે પ્રોટોક્સિન-Iનું ઇન્ટ્રાથેકલ ઈન્જેક્શન ન્યુરોટોક્સિસિટીનાં ચિહ્નો વિના તીવ્ર પીડા અને બળતરામાં ફોર્મેલિનનો પ્રતિસાદ ઘટાડે છે. પ્રોટોક્સિન-I માં ફેરફારો બંધનમાં બદલાયેલી વિશિષ્ટતાને પ્રેરિત કરી શકે છે, પેપ્ટાઇડ્સનું ઉત્પાદન કરે છે જે ફક્ત TRPA1 અથવા NaV1.2 ગેટિંગ મિકેનિઝમ સાથે જોડાય છે. આ પીડા અને બળતરાની સારવારમાં સંભવિત તબીબી ઉપયોગો સાથે, TRPA1 અંતર્ગત બાયોફિઝિયોલોજીકલ કાર્ય અને પદ્ધતિઓમાં ઊંડી સમજ પ્રદાન કરી શકે છે. ટી. આર. પી. એ. 1 ઘણા પ્રોનોસિસેપ્ટિવ પ્રેરિત પેથોફિઝીયોલોજીકલ પીડા માટે અંતિમ સામાન્ય માર્ગ રજૂ કરે છે, તેથી, ટી. આર. પી. એ. 1 વિરોધીઓનો ઉપયોગ કરીને પીડા ઉપચાર લાગુ ઔષધીય ઉપયોગની અપેક્ષા રાખી શકાય છે.