Protoxin-I
प्रोटॉक्सिन-I, जिसे प्रोटीएक्स-I, या बीटा/ओमेगा-थेरफोटॉक्सिन-टीपी1ए के रूप में भी जाना जाता है, एक 35-एमिनो-एसिड पेप्टाइड न्यूरोटॉक्सिन है जो टारनटुला थ्रिक्सोपेल्मा प्रुरियंस के जहर से निकाला जाता है। प्रोटॉक्सिन-I पेप्टाइड विषाक्त पदार्थों के अवरोधक सिस्टाइन गाँठ (आई. सी. के.) परिवार से संबंधित है, जो वोल्टेज-गेटेड आयन चैनलों को शक्तिशाली रूप से बाधित करने के लिए जाना जाता है। प्रोटॉक्सिन-I चुनिंदा रूप से कम वोल्टेज सीमा टी-प्रकार के कैल्शियम चैनलों, वोल्टेज गेटेड सोडियम चैनलों और नोसिसेप्टर कैटायन चैनल टीआरपीए1 को अवरुद्ध करता है। टीआरपीए1 से जुड़ने की अपनी अनूठी क्षमता के कारण, प्रोटॉक्सिन-I को दर्द और सूजन के संबंध में नैदानिक संदर्भों में संभावित अनुप्रयोगों के साथ एक मूल्यवान औषधीय अभिकर्मक के रूप में फंसाया गया है। इसका उपयोग मकड़ी द्वारा स्थिर करने और शिकार को पकड़ने के लिए किया जाता है। परिपक्व विषाक्त पेप्टाइड की प्राथमिक संरचना टारनटुला मकड़ी बुंबा पल्चेरिमाक्लासी से बीटा/ओमेगा-थेरफोटॉक्सिन-बी. पी. 1. ए. के समान है, जो उप-परिवार थेरफोसिने के भीतर एक सामान्य विष का सुझाव देती है। संरचना और सक्रिय स्थल प्रोटॉक्सिन-I एक पेप्टाइड है जिसमें 35 एमिनो एसिड अनुक्रम हैं जिसमें ग्लू-सिस-आर्ग-टायर-ट्रिप-ल्यू-ग्लाई-ग्लाई-सिस-सेर-अला-ग्लाई-थ्र-सिस-सिस-लिस-हिस-ल्यू-वाल-सिस-सेर-आर्ग-आर्ग-हिस-ग्लाई-ट्रिप-सिस-वाल-ट्रिप-एस्प-ग्लाई-थ्र-फे-सेर (एक-अनुक्रम के लिए तालिका 1 देखें) के साथ सिस 2-सिस 16 के बीच 3 डिसल्फाइड बंधन हैं। प्रोटॉक्सिन-I की न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी ने प्रोटीन संरचना में दो बीटा स्ट्रैंड का पता लगाया। मकड़ी के जहर से अलग किए गए गेटिंग-मॉडिफायर विषाक्त पदार्थ एक संरक्षित आणविक संरचना को साझा करते हैं जिसमें एक हाइड्रोफोबिक पैच होता है, जो हाइड्रोफोबिक अवशेषों से भरा होता है, और सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित अवशेषों के एक वलय से घिरा होता है जो लिपिड झिल्ली के लिए पेप्टाइड के बंधन को बढ़ावा देते हैं। एक एलेनिन द्वारा व्यवस्थित रूप से एकल अमीनो एसिड का आदान-प्रदान करके, प्रोटॉक्सिन-I विषाक्तता के लिए जिम्मेदार विशेषताओं का खुलासा किया जा सकता है। इस प्रकार, प्रतिस्थापन R3A, W5A, K17E, L19A, S22A, R23A, W27A, V29A, W30A, D31A, G31A, F34A सोडियम चैनलों NaV1.2 को रोकने की विष की क्षमता को कम करते हैं। इसी तरह, प्रतिस्थापन L6A, L19A, W27A, V29A, W30A, D31A भी NaV1.7 सोडियम चैनलों पर इसके अवरोधक प्रभावों को कम करते हैं। अंत में, प्रतिस्थापन क्यू13ए, एल19ए, एस22ए, डब्ल्यू30ए, एफ34ए, एस35ए टीआरपीए1 रिसेप्टर्स के लिए प्रोटॉक्सिन-I बंधन के लिए सक्रिय स्थलों को प्रकट करते हैं। ये कार्य-हानि प्रतिस्थापन मुख्य रूप से हाइड्रोफोबिक पैच और सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित वलय में अवशेषों का प्रतिनिधित्व करते हैं, जो इस विचार का समर्थन करते हैं कि ये क्षेत्र आयन चैनल बंधन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। विष-गतिकी अन्य गैटिंग-परिवर्तक मकड़ी विषाक्त पदार्थों की तरह, प्रोटॉक्सिन-I अधिमानतः आयनिक लिपिड युक्त झिल्ली से जुड़ता है जहां यह आयन चैनल वोल्टेज संवेदक डोमेन के साथ जटिल एलोस्टेरिक अंतःक्रियाओं को प्रदर्शित करता है। लिपिड झिल्ली से जुड़ने के बाद, प्रोटॉक्सिन-I हाइड्रोफोबिक पैच के भीतर ट्रिप्टोफैन अवशेषों की मदद से आयनिक झिल्ली पर एक उथली स्थिति को अपनाता है, जहां विष पर सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित वलय तब वोल्टेज गेटेड आयन चैनलों पर हाइड्रोफोबिक और आयनिक अवशेषों के संरक्षित अनुक्रमों से जुड़ने में सक्षम होते हैं। वोल्टेज-गेटेड सोडियम चैनल आई. सी. के. परिवार के अन्य गेटिंग-परिवर्तक विषाक्त पदार्थों के समान, प्रोटॉक्सिन-I वोल्टेज-गेटेड सोडियम चैनलों के सक्रियण की वोल्टेज निर्भरता को अधिक सकारात्मक क्षमता में स्थानांतरित करके काम करता है। प्रोटॉक्सिन-I अन्य आई. सी. के. विषाक्त पदार्थों से अलग है क्योंकि प्रोटॉक्सिन-I सोडियम चैनलों के बीच बहुत कम चयनात्मकता प्रदर्शित करता है, और इस प्रकार Nav1.8 चैनल के साथ बातचीत के माध्यम से संवेदी न्यूरॉन्स में टी. टी. एक्स.-प्रतिरोधी सोडियम धाराओं को प्रबल रूप से रोकने में सक्षम है। प्रोटॉक्सिन-I को NaV1.2, NaV1.6, NaV1.7 और NaV1.8 से शक्तिशाली रूप से बांधते हुए पाया गया है। वोल्टेज-गेटेड सोडियम चैनलों की छिद्र बनाने वाली α उप-इकाई में 4 समरूप क्षेत्र होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना वोल्टेज संवेदक क्षेत्र होता है। शोध से पता चला है कि प्रोटॉक्सिन-I डोमेन II और डोमेन IV के वोल्टेज संवेदक डोमेन के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे चैनल कार्यात्मक रूप से बाधित होता है। माना जाता है कि वोल्टेज-गेटेड सोडियम चैनलों को बांधने में प्रोटॉक्सिन-I स्वच्छंदता पेप्टाइड सतह पर सकारात्मक रूप से आवेशित अवशेषों की उच्च मात्रा के कारण होती है, जो सोडियम चैनलों पर वोल्टेज-सेंसर डोमेन की सतह पर संरक्षित अमीनो एसिड अनुक्रमों से जुड़ते हैं। यह धारणा इस तथ्य से आगे है कि प्रोटॉक्सिन-I NaV1.4 और NaV1.5 से कम शक्तिशाली रूप से जुड़ता है, जो वोल्टेज संवेदक क्षेत्र पर अपेक्षाकृत कम आयनिक अवशेष प्रदर्शित करते हैं। वोल्टेज-गेटेड टी-टाइप कैल्शियम चैनल प्रोटॉक्सिन-I भी टी-टाइप कैल्शियम चैनल के सक्रियण की वोल्टेज निर्भरता को स्थानांतरित करने के लिए पाया गया है। विशेष रूप से, प्रोटॉक्सिन-I अन्य मानव टी-प्रकार के कैल्शियम चैनलों से CaV3.1 चैनलों को अलग करने में सक्षम है, जो CaV3.2 की तुलना में शक्ति में 160 गुना वृद्धि और CaV3.3 की तुलना में शक्ति में 10 गुना वृद्धि प्रदर्शित करता है। प्रोटॉक्सिन-I टी-प्रकार के कैल्शियम चैनलों के सक्रियण की वोल्टेज निर्भरता को निष्क्रियता की वोल्टेज निर्भरता को बदले बिना अधिक सकारात्मक क्षमता में बदल देता है। चिमेरिक चैनल प्रोटीन के उपयोग के माध्यम से, CaV3.1 चैनल प्रोटीन के डोमेन IV पर S3-S4 लिंकर की पहचान प्रोटॉक्सिन-I के प्रति अधिक संवेदनशीलता रखने में की गई है, यह सुझाव देते हुए कि यह डोमेन विशिष्ट अवशेषों को प्रदर्शित करता है जो प्रोटॉक्सिन-I बंधन के लिए अतिसंवेदनशील हैं। क्षणिक रिसेप्टर संभावित एनकिरिन 1 (टी. आर. पी. ए. 1) प्रोटॉक्सिन को पहले उच्च-लगाव वाले पेप्टाइड टी. आर. पी. ए. 1 विरोधी के रूप में पहचाना गया था। टीआरपीए1 एक प्राथमिक नोसिसेप्टर चैनल है जो कई मानव और पशु कोशिकाओं की प्लाज्मा झिल्ली पर व्यक्त किया जाता है। NaV1.2 और TRPA1 में आंशिक रूप से समरूप बंधन स्थल पाए गए जिनके द्वारा प्रोटॉक्सिन-I इन आयन चैनलों से जुड़ता है। ये बाध्यकारी सतह, सोडियम चैनलों के समान हैं, जो टीआरपीए1 चैनल के एस1-एस4 गेटिंग डोमेन के बाह्य कोशिकीय लूप पर स्थित हैं। उपचारात्मक उपयोग चूहों में इन विवो परीक्षण से पता चला है कि प्रोटॉक्सिन-I का इंट्राथेकल इंजेक्शन न्यूरोटॉक्सिसिटी के संकेतों के बिना तीव्र दर्द और सूजन में फॉर्मलिन की प्रतिक्रिया को कम कर देता है। प्रोटॉक्सिन-I में संशोधन बंधन में परिवर्तित विशिष्टता को प्रेरित कर सकते हैं, जिससे पेप्टाइड्स का उत्पादन होता है जो केवल टी. आर. पी. ए. 1 या NaV1.2 गेटिंग तंत्र से जुड़ते हैं। यह दर्द और सूजन उपचार में संभावित नैदानिक अनुप्रयोगों के साथ टी. आर. पी. ए. 1 में अंतर्निहित जैवभौतिकीय कार्य और तंत्र में एक गहरी अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है। टी. आर. पी. ए. 1 कई प्रोनोसिसेप्टिव प्रेरित पैथोफिजियोलॉजिकल दर्द के लिए अंतिम सामान्य मार्ग का प्रतिनिधित्व करता है, इसलिए, टी. आर. पी. ए. 1 विरोधी का उपयोग करके दर्द चिकित्सा में लागू औषधीय उपयोग होने की उम्मीद की जा सकती है।