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Abrine
Abrine (Abrus precatorius)
Abrine
Identifizierung
PDB-Codes1ABR
Externe Kennungen
UniProtP11140
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Abrine ist ein Phytotoxin komme aus dem Paternosterbohne der Pflanze Abrus precatorius von dem abrus gattung. Der Name Abrin führt oft zu Verwechslungen mit dem englischen Begriff „Abrine“, was N-Methyl-L-Tryptophan bedeutet.[1] Zustand. Der richtige englische Name ist abrin.

Abrus precatorius kommt hauptsächlich in tropischen und subtropischen Regionen vor Südostasien vor dem. Die Bohnen wurden wegen ihrer tiefroten Farbe mit einem schwarzen Punkt hauptsächlich als Schmuck verwendet. Obwohl die Bohnen oft als Halsketten verwendet werden, wurden bisher nur wenige Todesfälle gemeldet.[2] Das liegt vor allem an der harten Schale der Bohnen, die beim Verzehr nicht verdaut werden kann. Dennoch sollte die Toxizität von Abrin nicht unterschätzt werden. Abrine gilt als eine der giftigsten Substanzen der Erde, die stark mit Ricin Streichhölzer.

Symptome

Abrine und Ricin sind beide Phytotoxine mit den gleichen toxischen Mechanismen. Der einzige, aber wichtigste Unterschied in der Toxizität besteht darin, dass Abrin bei Mäusen 75-mal toxischer ist als Ricin (0,04 µg/kg für Abrin gegenüber 3 µg/kg für Ricin). Darüber hinaus sind die Symptome dieser beiden Phytotoxine ähnlich.

Abhängig von der erhaltenen Dosis und dem Expositionsweg tritt der Tod ungefähr 36-72 Stunden nach der Exposition ein. Die Hauptexpositionswege sind Inhalation, Verdauung und Resorption.

Inhalation

Wenn Abrin eingeatmet wird als Aerosol es kommt innerhalb von acht Stunden zu verschiedenen Symptomen. Dazu gehören Atembeschwerden (Atemnot), Fieber, Husten, Dyspnoe, Übelkeit. Es folgt starkes Schwitzen, die Entwicklung von a Lungenödem, Zyanose, Hypotonie und führt schließlich zu Atemnot und niedrigem Blutdruck. Die Flüssigkeit in der Lunge kann durch eine Röntgenaufnahme oder durch Klopfen mit einem Stethoskop diagnostiziert werden.

Verdauung

Die orale Aufnahme von Abrin kann zu Übelkeit und Durchfall mit Magen-Darm verstärkte Blutungsneigung. Dehydration, gefolgt von Hypotonie und Blut im Urin ist die Folge. Dies führt schließlich zu Nekrose von Leber, Milz und Niere und der Mensch kann daran sterben.

Absorption

Die Exposition von Haut und Augen verursacht Reizungen, Rötungen und Schmerzen. Bei Wunden kann Abrin auch über die Haut aufgenommen werden, eine Aufnahme durch intakte Haut ist jedoch nicht zu erwarten, solange das Gift nicht in einer die Aufnahme fördernden Substanz gelöst ist.

Andere toxische Effekte

Ein intramuskulärer Rausch bietet lokale Schmerzen, Muskel- und LymphknotenNekrose. Wichtig ist auch Leukozytose die beim Menschen ständig vorkommt durch Rausch durch die Lunge oder den Darm. Die Anzahl der Leukozyten steigt um den Faktor 2-5 über die physiologischen Werte[3].[4]

Biochemie und Struktur

Die toxische Wirkung von Abrin beruht auf der Fähigkeit der Substanz, Zellen zu durchdringen und Proteinsynthese stoppen. Diese Aktionen stehen in engem Zusammenhang mit der molekular Struktur von Abrin. Durch eine Interaktion mit a Kohlenhydratkette Abrin kann sich an die Zelloberfläche anlagern und wird dann in die Zelle transportiert. In der Zelle stört Abrin einen der of ribosomal Untereinheiten und reduziert so die Proteinsynthese der Zelle. Zwei Strukturen, nämlich die Alpha- und Beta-Kette, von Abrin sind daran beteiligt. Abrine wird synthetisiert als Polypeptidkette, die später in zwei Funktionsketten aufgespalten wird. Die resultierende Beta-Kette bindet an externe Zellmembranrezeptoren, das für die Aufnahme von Abrin notwendig ist. Die Alphakette ist enzymatisch am Ribosom aktiv. Aufgrund der Struktur der aktiven Bestandteile von Abrin hat es das Potenzial, es zu hemmen und damit seiner Toxizität entgegenzuwirken.[5] Die Struktur von Abrin ist der des Giftes sehr ähnlich similar Ricin.

Alpha-Kette

Die toxische molekulare Wirkung von Abrin beruht auf der enzymatisch Funktionieren der Alpha-Kette. Das spaltet sich Adenin zu positionieren A4324 von Hydrolyse der N-glycosidischen Bindung des 28S-rRNA Untereinheit, die Teil der 60S-Untereinheit von a . ist Ribosom. Das Toxin bricht die RNA-Kette nur indirekt, weil die gerade von der Alpha-Kette depurinierte RNA anfälliger ist für Hydrolyse in Gegenwart eines basischen pH als nicht betroffene RNA. wenn Anilin vorhanden ist, kann die Entreinigung auch bei saurem pH erfolgen. Die Alpha-Ketten sind sehr effizient und ein Molekül kann mehrere tausend Ribosomen pro Minute inaktivieren. Ein Abrin-Molekül reicht aus, um mehr Ribosomen zu inaktivieren, als die Zelle gleichzeitig herstellen kann. Das führt zu Zelltödlichkeit. Außerdem enthalten Alphaketten wenig Lysin was für ein potentieller Schutz vor Abbau durch Proteasomen weil die Proteinmarkierung Polyubiquitin kann nicht binden.[6]

Zellen enthalten auch von Natur aus Proteine ​​mit Abrin-typischen Eigenschaften, nämlich Ribosomen inaktivierendes Protein (RIP II), diese sind jedoch ungiftig, da ihnen die Beta-Kette fehlt, die sie daran hindert, sich an Zellen anzuheften und in diese einzudringen.[7]

Beta-Aufgabe

Die meisten Zellmembranen enthalten zusätzlich zu ihren Phospholipid Doppelschicht auch extern Kohlenhydrat (Zucker) verwandte Gruppen, nämlich, Glykoproteine und Glykolipide. Besitzt nur die Beta-Kette, wie z lektine, die Fähigkeit, hauptsächlich Zucker aufzunehmen Galaktose, zu binden. Diese Fähigkeit verleiht Abrin die Fähigkeit, sich extern an Zellen anzuheften. Aufnahme scheint möglich über Caveolae-verbunden Endozytose. Andere Aufnahmemöglichkeiten sind nicht gut erforscht.

Absorptionsverteilung Metabolismus Ausscheidungstoxizität (ADMET)

Die Route von Absorption bestimmt teilweise die Symptome. Nach der Aufnahme gelangt die Substanz jedoch in die Blutbahn und beeinflusst die Leber und Nieren (siehe Symptome). Toxizität ist maximal bei neutral oder leicht alkalischpH. Abrine wird in die Zellen aufgenommen über Endozytose.[8]Die Alpha-Kette von Abrin interagiert mit dem Glykoproteine in den Gallen-Beta-1- und Gallen-Alpha-1-Antikörpern, reagiert aber nur schwach mit den Glykoproteinen auf den Blutkörperchen. Es ist auch möglich Monosaccharid mit einem gewissen Aufbau Krawatte.[9]

Es erfolgt jedoch keine Aktivierung von Abrin durch die Stoffwechsel erforderlich. Nur die direkten chemischen Eigenschaften der properties Protein sind für seine Giftigkeit verantwortlich.

Die Exposition gegenüber Abrin führt schließlich zu einer Hemmung der Proteinsynthese, was zum Zelltod führt. Ebenfalls Caspase 3 wird von abrin aktiviert. Dies führt zu Apoptose. Dadurch können Schäden im Endothel verursacht, so dass die Kapillaren stärker durchlässig und Leckflüssigkeiten und Proteine. Es gibt also TaschentücherÖdem an (vaskulärer Lecksyndrom).[10]Ausscheidung erfolgt durch die Urin. Abrine verbleibt jedoch bis zu 40-50 Stunden im Körper und wird daher deutlich langsamer ausgeschieden als Ricin. In Kombination mit Laktose sammelt das Protein in der Leber an[11] und erhöht somit die Toxizität stark.

Krebs bekämpfen

Seit Jahren wird versucht, den Weg von Abrin in die Zelle zu nutzen, um Krebs kämpfen. Insbesondere die Beta-Kette steht im Fokus, da die Kopplung mit zellulären Zuckergruppen Krebszellen lahmlegen kann. Abrin selbst wird aber auch zur Tumorbekämpfung eingesetzt. Jüngste Studien zeigen, dass die Überlebensrate bei Tieren mit Krebs höher war, wenn sie mit ABP (abrin-derived peptide) behandelt wurden, das Apoptose der Krebszellen.[12]

Nobelpreis

1908 gewonnen Paul Ehrlich das Nobelpreis für Physiologie oder Medizin zusammen mit Ilja Iljitsch Metschnikow.[13] Ehrlich ging 1891 de Mythos danach Kälber im IndienWiderstände gegen Abrin, wenn eine niedrige Dosis des Giftes gefüttert wird. Bei der Analyse von Tierserum fand Ehrlich Proteine dass die Toxin könnte binden und niederschlagen. Später stellte sich heraus, dass diese Proteine Antikörper waren für den Niederschlag verantwortlich. Vor dem Ricin die Tiere blieben jedoch weiterhin empfindlich, was Ehrlich zu dem Schluss führte, dass ein Antikörper gegen ein spezifisches Antigen gemacht wird.

Siehe auch