โนเท็กซิน
แผนภาพโครงสร้างสามมิติของโนเท็กซิน ( PDB : 1AE7 )
ตัวระบุ
สิ่งมีชีวิต	Notechis scutatus
เครื่องหมาย	ไม่มีข้อมูล
หมายเลข CAS	37223-96-4
พีดีบี	1AE7
ยูนิโปรท	พี00608
ค้นหา โครงสร้าง แบบจำลองสวิส โดเมน อินเตอร์โปร

โนเท็กซินเป็นสารพิษที่ผลิตโดยงูเสือ ( Notechis scutatus ) เป็นฟอสโฟลิเปส A2 (PLA ₂ s) ที่เป็นพิษต่อกล้าม เนื้อ และระบบ ประสาท ก่อนไซแนปส์ ^{[ 1 ]}เอนไซม์เหล่านี้จะไฮโดรไลซ์พันธะระหว่างหางกรดไขมันและกลีเซอรอลในกรดไขมันที่ตำแหน่งที่ 2 ^{[ 2 ]}

ชื่อโนเท็กซินมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าสารพิษ นี้ ถูกค้นพบครั้งแรกว่าเป็นส่วนประกอบหลักในพิษของงูเสือ [ ^{3 ] ดังนั้น}ชื่อโนเท็กซินจึงเป็นการรวมกันของชื่อสกุลNotechisและคำว่าสารพิษงูเสือได้รับการอธิบายครั้งแรกโดย Wilhelm Peters ในปี 1861 ^{[ 4 ]}สารพิษนี้ได้รับการทำให้บริสุทธิ์เป็นครั้งแรกเมื่อกว่าร้อยปีต่อมาในปี 1972 โดย Karlsson และคณะ [ ^{3 ] [ 5 ] ซึ่ง}กระตุ้นให้เกิดการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับโนเท็กซิน^{[ 5 ] [ 6 ]}

Notexin ประกอบด้วยโมเลกุลเดี่ยว โมเลกุลนี้เป็นสายเปปไทด์เดี่ยวที่มีกรดอะมิโน 119 หน่วย ซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์ 7 แห่ง^{[ 7 ]}

การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ถูกนำมาใช้เพื่อกำหนดโครงสร้างผลึกของโนเท็กซินและนำไปสู่ข้อสรุปว่าโนเท็กซินอยู่ในกลุ่มพื้นที่ P3121 หรือ P3221 โดยมีพารามิเตอร์แลตติส a = b = 74.6 Å, c = 49.0 Å และ β เท่ากับ 120⁰ ข้อมูลนี้พบด้วยความละเอียด 2.0 Å และมีค่า R-factorเท่ากับ 16.5% ^{[ 8 ]}สำหรับข้อมูลโปรตีน ค่า R-factor นี้มักจะเท่ากับ 20% ^{[ 9 ]}ซึ่งบ่งชี้ว่าโครงสร้างผลึกของโนเท็กซินมีความชัดเจนค่อนข้างดี

โครงสร้างระดับโมเลกุลของโนเท็กซินมีความคล้ายคลึงกับ PLA ₂ อื่นๆ มาก ทั้งโนเท็กซินและ PLA ₂ หลายชนิด มีเกลียวหลักลักษณะเฉพาะสี่เกลียว (เกลียว αA, αB, αC และ αE) และเกลียวปลายคาร์บอกซิลสั้นๆ ในโครงสร้างทุติยภูมิ นอกจากนี้ บริเวณออกฤทธิ์ยังดูคล้ายคลึงกับ PLA ₂ อื่นๆ มาก พอที่จะใช้การศึกษาการสร้างแบบจำลองเมื่อกล่าวถึงคุณสมบัติของเอนไซม์ โนเท็กซินมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจาก PLA ₂ อื่นๆ เนื่องจากความยาวของสายโซ่หลักที่แตกต่างกันและโครงสร้างในกรดอะมิโนลำดับที่ 69 ^{[ 8 ]}

บริเวณออกฤทธิ์ของโนเท็กซินประกอบด้วยฮิสติดีน-48 เรซิเดนซ์นี้อยู่ใกล้กับออกซิเจนคาร์บอกซิเลตของเรซิเดนซ์แอสปาร์ติก-99 ซึ่งมีอยู่ในโนเท็กซินเช่นกัน^{[ 8 ]}สำหรับ PLA ₂ ส่วนใหญ่ ผนังของบริเวณออกฤทธิ์จะถูกปกคลุมด้วยเรซิเดนซ์ที่ไม่ชอบน้ำ เมื่ออิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวบนออกซิเจนของน้ำเข้าโจมตีเอสเทอร์ เรซิเดน ซ์ฮิสติดีน-48 จะช่วยอำนวยความสะดวกในการถ่ายโอนโปรตอน และออกซิเจนคาร์บอนิลของสารตั้งต้นอาจถูกตรึงและทำให้เสถียรโดยกลุ่ม NH ที่มีประจุบวกบน PLA ₂ ^{[ 10 ]}

โดยทั่วไปแล้ว Notexin จะเป็นอันตรายถึงชีวิตหากเข้าสู่กระแสเลือดในหนู ผลกระทบถึงชีวิตนี้เป็นผลมาจากการปิดกั้นการส่งสัญญาณก่อนไซแนปส์ข้ามจุดเชื่อมต่อประสาทกล้ามเนื้อของกล้ามเนื้อหายใจ ทำให้เกิดภาวะขาดอากาศหายใจนอกจากนี้ยังพบว่ามีผลกระทบที่เป็นพิษต่อกล้ามเนื้อเมื่อฉีดเข้าทางหลอดเลือดดำ^{[ 8 ]}ผลกระทบที่เป็นพิษต่อกล้ามเนื้อโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการตายของกล้ามเนื้อ^{[ 11 ]}

มีการเสนอ (Dixon et al., 1996) ^{[ 12 ]}ว่าความเป็นพิษต่อกล้ามเนื้อของโนเท็กซินเป็นผลมาจากการที่โนเท็กซินจับกับซาร์โคเลมมา ทำให้เกิดการหดตัวมากเกินไปและส่งผลให้กล้ามเนื้อตายเนื่องจากการฉีกขาดของเยื่อหุ้มเซลล์ระหว่างบริเวณที่มีการหดตัว มากเกินไป ^{[ 12 ]}อย่างไรก็ตาม กิจกรรมก่อนไซแนปส์นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่ามาก อย่างน้อยก็ในหนู^{[ 8 ]}

Notexin ทำให้เกิดการลดลงทางอ้อมหรือยุติการปล่อยอะเซทิลโคลีนในปลายประสาทที่ได้รับผลกระทบโดยสมบูรณ์ อะเซทิลโคลีนนี้ปกติจะทำให้เกิดศักยภาพการกระทำและทำให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อ พบว่าการลดลงของการปล่อยอะเซทิลโคลีนนี้เกิดจากการรีไซเคิลของถุงไซแนปส์ ที่บกพร่อง เนื่องจากพบว่าปริมาณของถุงไซแนปส์ลดลงและมีถุงขนาดใหญ่ผิดปกติในเนื้อเยื่อที่ได้รับผลกระทบ ตามมาด้วยการหดตัวของปลายประสาทและปริมาณของถุงในปลายประสาทเหล่านี้ลดลง^{[ 8 ]}

วิธีการโต้ตอบกับเซลล์ที่แน่นอนยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่มีการเสนอแนะว่าโนเท็กซิน เช่นเดียวกับ PLA ₂ อื่นๆ โต้ตอบกับตัวรับโปรตีนเฉพาะที่มีความสัมพันธ์สูงหรือโดเมนไขมันที่มีความสัมพันธ์ต่ำของเซลล์กล้ามเนื้อและเซลล์ประสาทสั่งการ การโต้ตอบของโนเท็กซินกับเยื่อหุ้มพลาสมาส่งผลให้เกิดการไฮโดรไลซิสของฟอสโฟลิปิดในเยื่อหุ้มเซลล์^{[ 13 ]}การศึกษา^{[ 14 ]}แสดงให้เห็นว่าแม้ไม่มีกิจกรรม PLA ₂โนเท็กซินก็มีผลทำลายเยื่อหุ้มเซลล์เช่นกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าโนเท็กซินมีกลไกหลายอย่างในการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์

เยื่อหุ้มเซลล์จะซึมผ่านไอออนได้และทำให้เกิดการไหลเข้าของ Ca ²⁺จากตัวกลางภายนอกเซลล์ ในเซลล์กล้ามเนื้อ การไหลเข้าของ Ca ²⁺ทำให้เกิดการหดตัวมากเกินไปของไมโอฟิลาเมนต์ ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายทางกลต่อเยื่อหุ้มพลาสมา^{[ 12 ] [ 13 ]}ไมโทคอนเดรียจะดูดซับ Ca ^{2+ ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การลดลงของการทำงานของไมโทคอนเดรีย ความเข้มข้นของ Ca 2+}ที่สูงในไซโทซอลจะกระตุ้นโปรตีเอสที่ขึ้นอยู่กับ Ca ²⁺ , แคลเปน^{[ 15 ]}และฟอสโฟลิเปส A _{2 ที่ขึ้นอยู่กับ Ca} ²⁺ภายในเซลล์ แคลเปนจะย่อยสลายส่วนประกอบโครงสร้างเซลล์ และฟอสโฟลิเปส A _{2 ที่ขึ้นอยู่กับ Ca} ²⁺จะไฮโดรไลซ์เยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพของเซลล์เพิ่มเติมและการไหลเข้าของ Ca ²⁺ ที่มากขึ้น ณ จุดหนึ่ง ความเสียหายจะไม่สามารถย้อนกลับได้และเซลล์จะตาย^{[ 12 ] [ 13 ]}

ในเซลล์ประสาทการไหลเข้าของแคลเซียมทำให้เกิดการปล่อยถุงไซแนปส์ที่พร้อมจะปล่อยและกลุ่มสำรองของถุงไซแนปส์^{[ 13 ] [ 16 ]}งานวิจัย^{[ 16 ]}แสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาทหลังจากได้รับการรักษาด้วยโนเท็กซิน มีจำนวนถุงไซแนปส์ลดลงอย่างมาก ผลลัพธ์เหล่านี้ดูเหมือนจะบ่งชี้ว่าโนเท็กซินยับยั้งการดูดซึมของถุงไซแนปส์ใหม่ นอกเหนือจากการดูดซึมออกนอกเซลล์อันเป็นผลมาจากการไหลเข้าของ Ca2+ ^{[ 13 ] [ 16 ] [ 17 ]}เช่นเดียวกับในเซลล์กล้ามเนื้อ การไหลเข้าของ Ca2+ ในเซลล์ประสาทยังนำไปสู่การลดลงของการทำงานของไมโทคอนเดรียและการกระตุ้นของแคลเปนและPLA _{2 ที่ขึ้นอยู่กับ Ca} ²⁺ ภายใน เซลล์ ซึ่งนำไปสู่ความเสียหายทางโครงสร้างเช่นเดียวกับในเซลล์กล้ามเนื้อ^{[ 13 ]}

การวิจัยเชิงทดลองยังแสดงให้เห็นว่าโนเท็กซินมีผลเป็นพิษต่อไตในหนู การศึกษา^{[ 18 ]}แสดงให้เห็นว่าขึ้นอยู่กับปริมาณยา จะเกิดความเสียหายต่อท่อไตและโกลเมอรูลัสภายใน 24 ชั่วโมง

ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดเกี่ยวกับกระบวนการเผาผลาญของโนเท็กซิน อย่างไรก็ตาม การศึกษาต่างๆ แสดงให้เห็นว่าสารพิษสามารถทำให้ไร้ประสิทธิภาพได้ด้วยแอนติบอดีเฉพาะ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}ในการศึกษาหนึ่ง หนูจะต้านทานต่อโนเท็กซิน ไอโซฟอร์มที่คล้ายกันของสารพิษ และพิษอื่นๆ จากแหล่งกำเนิดเดียวกัน โดยการให้หนูสัมผัสกับโนเท็กซินที่ยังไม่ผ่านการล้างพิษ พบว่าส่วนปลาย C ของสายเปปไทด์โนเท็กซินเป็นตำแหน่งการจับของแอนติบอดีเหล่านี้ ดังนั้นจึงทราบได้ว่านี่คือตำแหน่งของโดเมนแอนติเจน^{[ 19 ]}การศึกษาอีกชิ้นหนึ่งแสดงให้เห็นว่าแอนติเจนอย่างน้อยบางส่วนที่สามารถบล็อกผลกระทบของโนเท็กซินได้นั้นทำได้โดยการทำให้เป็นกลางแบบไขว้^{[ 20 ]} นอกจากนี้ ยังพบว่าแอนติบอดีบางชนิดมีความสัมพันธ์ที่แตกต่างกันสำหรับไอโซฟอร์มโนเท็กซินที่แตกต่างกัน ไอโซฟอร์มที่แตกต่างกันเหล่านี้เกิดขึ้นในงูที่มีสถานที่ทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างกัน^{[ 21 ]}ดังนั้นจึงไม่ใช่กรณีที่แอนติบอดีโนเท็กซินจะจับกับไอโซฟอร์มโนเท็กซินทั้งหมดด้วยความสัมพันธ์เดียวกันเสมอไป

Notexin ทำให้เกิดอาการปวดบริเวณที่ถูกกัด ตามด้วยน้ำลายไหลมากเกินไป อ่อนเพลีย ง่วงซึม หายใจลำบาก ความดันโลหิตลดลง และเป็นอัมพาตที่ริมฝีปาก กล่องเสียง ลิ้น และกล้ามเนื้อใบหน้า อาจมีอาการตาพร่ามัว เปลือกตาตก ปวดศีรษะ และชักร่วมด้วย^{[ 22 ] [ 23 ]}

ยังไม่มีการวิจัยเกี่ยวกับปฏิกิริยาของโนเท็กซินในมนุษย์ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันว่าเมื่อฉีดสารพิษเข้าไปแล้วจะทำให้เกิดความเสียหายต่อกล้ามเนื้อและไมโอโกลบินในปัสสาวะ^{[ 12 ]}ข้อมูลแสดงให้เห็นว่างูเสือเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการถูกงูกัดในออสเตรเลียส่งผลให้เป็นสาเหตุการเสียชีวิตจากการถูกงูกัดที่พบบ่อยเป็นอันดับสอง^{[ 24 ]}

มีการรายงานผลการศึกษาหลายชิ้นเกี่ยวกับผลกระทบที่เป็นพิษของโนเท็กซินในสัตว์ฟันแทะ^{[ 23 ] [ 25 ]}เมื่อฉีดสารพิษบริสุทธิ์ 1 ถึง 2 ไมโครกรัมเข้าไปในกล้ามเนื้อโซลีอุสของหนู มันจะทำลายเส้นใยกล้ามเนื้อทั้งหมด^{[ 25 ]}ในหนู ค่าLD ₅₀คือ 0.214 มก./กก. เมื่อฉีดเข้าใต้ผิวหนัง และ 0.04 มก./กก. เมื่อฉีดเข้าทางหลอดเลือดดำ^{[ 23 ] [ 25 ]} นอกจากนี้ยังมีการวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติการทำงานและสัณฐานวิทยาของกล้ามเนื้อเอ็กซ์เทนเซอร์ ดิจิทอรัม ลองกัส (EDL) ของหนูที่งอกใหม่หลังจากฉีดโนเท็กซิน สามวันหลังจากการฉีด พบว่าเส้นใยถูกทำลายอย่างสมบูรณ์และสูญเสียความสามารถในการทำงาน หลังจากสิบวัน กล้ามเนื้อจะประกอบด้วยเส้นใยที่งอกใหม่ทั้งหมด^{[ 26 ]}

ไม่มีเซรั่มแก้พิษโนเท็กซินวางจำหน่ายในตลาด มีเซรั่มแก้พิษงูเสือทั่วไปสองชนิดที่อาจใช้ได้ผล^{[ 27 ]}ไม่พบการศึกษาใดๆ เกี่ยวกับประสิทธิภาพของเซรั่มแก้พิษงูเสือต่อโนเท็กซิน