Algunas preguntas sobre el mal de amores
La toxicidad de la akamicina
La akamicina es una toxina proteica macromolecular altamente tóxica extraída de las semillas de la leguminosa vid Acacia acacia, con un contenido aproximado de 2,8% ~ 3,0% de semillas. Hay cuatro subtipos de abrina, a saber, abrina-a, abrina-b, abrina-c y abrina-d, con pesos moleculares relativos que varían de 63 ku a 67 ku y codificados por diferentes genes, pero pertenece a una familia multigénica. Entre ellos, abrin-b y abrin-c tienen sólo una citotoxicidad débil debido a su baja actividad de aglutinación de la cadena B. La abrina a y la abrina d son extremadamente citotóxicas. La LD50 en ratones es de 0,04 μg/kg y la dosis letal para adultos es de 5,0 μg/kg ~ 7,0 μg/kg. Su toxicidad es más de 70 veces mayor que la del ricino (LD503,0 μg/kg en ratón) y han sido catalogados como uno de los venenos y patógenos bioterroristas potencialmente importantes.
Después de una intoxicación por toxina de acacia, el síndrome suele tardar entre varias horas y varios días en aparecer. Puede manifestarse como sensación de ardor en la boca, disfagia, náuseas, vómitos, diarrea con sangre, calambres abdominales, somnolencia, desorientación, convulsiones, cianosis de las mucosas, coma, insuficiencia circulatoria, hemorragia retiniana, hematuria y oliguria. Después de la inyección intravenosa o la administración subcutánea, los síntomas clínicos son similares a los de la administración gastrointestinal, pero los síntomas gastrointestinales son más leves y generalmente se produce una inflamación grave en el lugar de la inyección [3].
Propiedades físicas de la toxina de acacia
La toxina de acacia purificada es un polvo amorfo de color blanco amarillento, inodoro, fácilmente soluble en agua, cloruro de sodio y solución de glicerina, y no es resistente al calor. Se inactivó parcialmente a 60°C durante 30 minutos, en su mayor parte se inactivó a 80°C durante 30 minutos, y la toxicidad y la actividad antitumoral desaparecieron por completo a 100°C durante 30 minutos. Los habitantes de las islas Andamán en la India cocinaban semillas de acacia y las comían como alimento. La congelación y descongelación repetidas de la toxina de acacia intacta tiene poco efecto sobre su toxicidad. En una solución de galactosa de 0,1 mol/L, la toxina se puede conservar en el frigorífico durante varios meses sin perder actividad. Las cadenas aisladas son más inestables que las toxinas intactas [4].
El mecanismo de acción de la akamicina
Entre las cadenas A y B de la akamicina, la cadena B es una lectina con especial afinidad por la galactosa y puede unirse a receptores que contienen residuos de galactosa en la superficie celular. Después de ingresar a la célula, la cadena A tiene actividad N-glicosidasa, que puede hidrolizar específicamente el enlace glicosídico N-C de la adenosina en la posición 4324 del ribosoma 28S, inactivando el ribosoma y afectando así la síntesis de proteínas [6]. La vía de absorción de la toxina de abrina es similar a la de la ricina, es decir, ingresa a las células a través de la unión B a la glicoproteína y la lipoproteína en el extremo galactosa de la superficie celular. Cada célula puede unirse a casi 100 moléculas de toxina de abrina.
Los efectos de la toxina de acacia en las células eucariotas incluyen: ① La cadena B se une al receptor en la membrana celular ② La toxina de acacia completa o sus fragmentos se transportan a través de la membrana hacia el citoplasma; Cataliza la pérdida de ribosomas activos, inhibiendo la síntesis de proteínas. Independientemente de la ruta de entrada a las células, es probable que la acaciatoxina se ubique en vesículas y estructuras tubulares formadas por membranas unitarias. Después de la internalización, las toxinas tienen las características de transporte inverso, es decir, son transportadas al aparato de Golgi a través de vesículas de membrana, formando vesículas secretoras, y luego transportadas al retículo endoplásmico, donde una cantidad muy pequeña de toxinas llega al citoplasma. Una vez transportada la cadena A al ribosoma, desempeña el papel de N-glucosidasa, que puede catalizar la determinación del ARNr 28 S en la posición 4324 de la subunidad grande 60 S del ribosoma en células eucariotas, de modo que no se une al factor de elongación-2, inhibiendo así la translocación de cadenas polipeptídicas durante la síntesis de proteínas, lo que en última instancia conduce a la muerte celular debido a trastornos de la síntesis de proteínas [7-8]. La akamicina no tiene ningún efecto sobre los ribosomas bacterianos y los ribosomas de las células vegetales son menos sensibles a la akamicina que las células animales.
Clonación genética de la akamicina
Desde la década de 1990, existen informes sobre la clonación de genes de la toxina abrina en el extranjero. Narayanan S et al[9] diseñaron cebadores basados en la secuencia de aminoácidos de la cadena A de la abrinotoxina-a, realizaron una amplificación por PCR utilizando ADN genómico como plantilla y obtuvieron dos clones diferentes del gen de la cadena A, pGA7.3 y Pga7.2. , dos A Ambos genes de la cadena A contienen 753 bases, con 68 bases diferentes que codifican 38 aminoácidos diferentes. Sin embargo, ambos productos de expresión de la cadena A pueden inhibir la actividad de la cadena A recombinante in vitro. Aunque la relación entre pGA7.3 y Pga7.2 no estaba clara en ese momento, este experimento demostró que el gen de la toxina de acacia, al igual que el gen de la ricina, no contiene intrones.
Casi al mismo tiempo, Goto L S et al. [10] diseñaron cebadores basados en los resultados del análisis de las secuencias de aminoácidos internas y N-terminales de la toxina abrina de tipo c, y también utilizaron ADN genómico como plantilla para la amplificación por PCR. , y obtuvo un fragmento de 570 pb, con (α - 32p)dCTP que se usó para marcar la sonda y capturar el gen precursor de la toxina abrina de la biblioteca de ADN genómico. El análisis del gen precursor de la toxina abrina y su producto de expresión, la proteína precursora de la toxina abrina, mostró que la homología de aminoácidos entre la proteína C de la toxina abrina y la proteína de la toxina C abrina es del 83%. Además, al igual que la proteína precursora de la ricina, la proteína precursora de la toxina de acacia consta de cuatro partes, a saber, una secuencia señal líder de 34 aminoácidos, una cadena A de 251 aminoácidos, una cadena B de 263 aminoácidos y una conectando las cadenas A y B. Péptido de unión de 14 aminoácidos. Hay dos promotores y un gen de hemaglutinina con la secuencia 5'-cat CAG-3' aguas arriba del péptido señal, y hay dos señales de terminación de la transcripción poliA aguas abajo del gen. También expresaron el gen de la cadena A en E. coli. Cuando se añadió la proteína de la cadena A purificada al lisado de reticulocitos de conejo, se pudo observar claramente en el gráfico de electroforesis que la adenina eliminó el ARNr 28S, liberando fragmentos de aproximadamente 400 pb. . Hung V et al. [11] extrajeron ARNm de plántulas de Acacia y clonaron tres genes diferentes de toxina de acacia, Pcndaac-1, Pcdnaac-5 y PC DNA ABC-8, mediante RT-PCR. Mediante el análisis de la secuencia de nucleótidos, concluyeron que Pcndaac-1 pertenece a la abrina A, el ADN de PC ABC-8 pertenece a la abrina d y Pcdnaac-5 pertenece a la toxina abrina clonada de A. expresado en E. coli: las pruebas de actividad in vitro muestran que el producto de expresión de la cadena A puede inhibir la síntesis de proteínas. Silva A L et al. [3] insertaron el fragmento del gen de la cadena A en Pgex-5X y lo expresaron en E. coli para obtener una proteína heterodimérica con un peso molecular de aproximadamente 60 ku. Los experimentos con animales muestran que la actividad de esta proteína es similar a la de las proteínas de toxinas naturales.
Aplicación de la toxina de acacia
Aplicación de la akamicina en la medicina clínica
La proteína inactivadora de ribosomas (RIP) se introdujo ya en la década de 1970 y se descubrió que tiene propiedades anti- actividad tumoral. Después de la inoculación de células cancerosas de ascitis de Ehrlich, Lin J et al [12] inyectaron akamicina. Al observar los cambios en el peso corporal de los ratones y el número total de células cancerosas, se confirmó que una dosis única de akamicina (0,02 mg/kg) puede inhibir completamente el crecimiento de las células cancerosas de la ascitis. Lin J et al. [12] trataron células tumorales con toxina de acacia, que puede inhibir eficazmente su metástasis en ratones desnudos. En la actualidad, se han utilizado proteínas inactivadoras de ribosomas de tipo II, como la toxina de acacia, la ricina y la toxina de muérdago, para preparar toxinas antitumorales para ojivas. Los estudios han demostrado que el efecto letal de la toxina de acacia sobre la leucemia humana, las células de melanoma, las células de linfoma de cáncer de pulmón de Lewis y las células tumorales de ascitis de Ehrlich de ratón es significativamente mayor que el del ricino. Especialmente en comparación con la inmunotoxina compuesta de ricina, la inmunotoxina construida a partir de la toxina de acacia tiene una vida media sérica más larga y una actividad antitumoral más fuerte [13]. Por tanto, las inmunotoxinas compuestas de toxinas de acacia son de gran interés. Aunque las inmunotoxinas compuestas de moléculas de holotoxina tienen un fuerte efecto letal sobre las células tumorales, la presencia de sitios de unión al azúcar de la cadena B conduce a la muerte no específica de células normales por parte de la inmunotoxina, lo que limita su aplicación clínica. En la actualidad, la cadena A de la akamicina generalmente está conectada a moléculas dirigidas, como anticuerpos específicos, para construir inmunotoxinas. Aunque la toxicidad de la inmunotoxina se reduce sin la ayuda de la cadena B, la molécula objetivo que reemplaza la cadena B mejora el efecto letal específico de la inmunotoxina y mejora la seguridad de la aplicación in vivo. La literatura extranjera informa sobre la aplicación de la cadena A de la toxina de abrina como inmunotoxina. Wawrzynezak I B et al. [14] utilizaron el agente de reticulación SPDB para acoplar el anticuerpo monoclonal anti-antígeno de superficie del cáncer de pulmón de células pequeñas humanas (SWA11) a la cadena A de abrina. La inmunotoxina tuvo un efecto letal significativo sobre el sólido SW2. Tumores en ratones desnudos. Sin embargo, básicamente no mata las células normales y el tiempo de acción es de 7 días a 10 días más que una sola inyección de cadena A de akamicina.
Tsai J M et al. [15] utilizaron la cadena A de akamicina y el anticuerpo monoclonal (C 27) contra el antígeno del cáncer de colon humano (CEA) para formar una inmunotoxina MAAC, que puede matar específicamente células de cáncer de colon humano (LS174T), ambas in vivo. e in vitro), la toxicidad de MAAC también muestra una selectividad obvia, y MAAC no secreta la citotoxicidad de las células renales embrionarias humanas que secretan antígeno carcinoembrionario. Esto es de gran importancia para el control de las metástasis postoperatorias de tumores malignos y el tratamiento de las micrometástasis. Recientemente, se ha informado que la administración oral de toxina abrina también puede inhibir la metástasis de tumores malignos después de la cirugía. La dosis mínima eficaz de abrina para inhibir la metástasis tumoral en ratones es de 1 ng/día, y la dosis óptima es de 2 ng/día ~ 5 ng/día. Con una investigación en profundidad sobre la abrina, se obtendrán recursos de abrina en el ámbito médico y de otro tipo. campos Aplicaciones más amplias [16-17].
Acamicina y pesticidas ecológicos
Con el énfasis en la protección del medio ambiente y la creciente dificultad del desarrollo de pesticidas químicos, el desarrollo de pesticidas botánicos se ha convertido en un nuevo punto caliente en el desarrollo de pesticidas. Dharkar P D y otros utilizaron componentes de ricina en semillas, raíces y hojas de ricino como pesticidas para matar cultivos y lograron ciertos resultados. La India utiliza sopa de arroz hervida y semillas de ricino para controlar el escarabajo rinoceronte, plaga del coco, con resultados notables. Ohba H et al. realizaron pruebas insecticidas en orugas del pino macizo, pulgones verdes del melocotón y polillas del lomo de diamante utilizando extractos crudos de aceite de ricino extraídos con diferentes disolventes. Los resultados mostraron que la proteína venenosa tiene un efecto letal por contacto sobre las plagas. Debido a que el ARN ribosómico de los insectos tiene una secuencia que es sensible a la N-glucosidasa, la ricina puede inhibir la síntesis de proteínas en los insectos y las propias plantas también pueden protegerse del envenenamiento. Por tanto, resulta prometedor desarrollar biopesticidas utilizando toxina de acacia y ricina.