بونيراتسوكسين

بونيراتوكسين هو ببتيد عصبي سام مُشلّ، تُنتجه نملة الرصاص (بارابونيرا كلافاتا) . يمنع هذا الببتيد تعطيل قنوات الصوديوم ذات البوابات الفولتية ، وبالتالي يعيق انتقال الإشارات العصبية في الجهاز العصبي المركزي . ^{[ 1 ]} يؤثر بونيراتوكسين تحديدًا على قنوات الصوديوم ذات البوابات الفولتية في ألياف العضلات الهيكلية ، مُسببًا الشلل، وعلى الألياف الحسية للألم ، مُسببًا الألم. ^{[ 2 ]} يُصنّف هذا الببتيد بدرجة 4+ على مؤشر شميدت لألم اللسعة ، وهي أعلى درجة ممكنة في هذا النظام، ويمكن أن تُسبب آثاره موجات من الألم لمدة تصل إلى 12 ساعة بعد لسعة واحدة. ^{[ 3 ]} كما يجري دراسة استخدامه في المبيدات الحشرية البيولوجية. ^{[ 4 ]}

بشكل عام، يُعطّل سمّ البونيراتوكسين الوظيفة الطبيعية لقنوات الصوديوم ذات البوابات الفولتية في كلٍّ من الفقاريات واللافقاريات . ويُسبّب إطلاقًا متكررًا للإشارات العصبية وإطالةً في جهد الفعل ، لا سيما في الجهاز العصبي المركزي للحشرات. ^{[ 4 ]} ويُعدّ ازدياد الإشارات هو ما يُسبّب الألم الشديد الناتج عن لسعات نمل الرصاص . ^{[ 5 ]}

يكون سم البونيراتوكسين في حالة غير نشطة عند تخزينه في خزان سم النمل نظرًا لظروفه الحمضية، ولكنه يصبح سامًا عند تنشيطه عبر عملية متعددة المراحل. يؤدي ارتباط البونيراتوكسين بغشاء الخلية (للتأثير على قناة الصوديوم ذات البوابات الفولتية) وانتقاله من الظروف الحمضية في خزان سم النمل إلى الظروف القاعدية في الموقع المستهدف إلى تغيير بنيوي في البونيراتوكسين يُنشّطه. ^{[ 1 ]}

افترض كاتيرال وزملاؤه أن بعض السموم العصبية الببتيدية تُعدّل وظيفة القنوات ذات البوابات الفولتية عبر آلية "احتجاز مستشعر الجهد". تنص هذه الفرضية على أن السموم العصبية المشابهة لسم بونيراتكسين، مثل سموم العقرب ألفا ، تؤثر على قنوات الصوديوم من خلال الارتباط بموقع المستقبل 3، مما يؤثر عادةً على قدرة القنوات على التعطيل. لذلك، غالبًا ما تؤثر السموم العصبية التي ترتبط بموقع المستقبل 3 على قنوات الصوديوم عن طريق إبطاء أو منع التعطيل. ^{[ 2 ] [ 6 ]} في الوضع الطبيعي، تخضع منطقة القناة التي يوجد بها موقع مستقبل السم العصبي 3 لتغير بنيوي يتمثل في حركة خارجية تؤدي إلى التعطيل. يُقترح أن السموم العصبية التي ترتبط بموقع المستقبل 3 تمنع هذا التغير البنيوي من خلال التفاعل مع بقايا الأحماض الأمينية الحمضية والكارهة للماء في ذلك الموقع. ^{[ 6 ]}

عند تعريض ألياف العضلات الهيكلية للضفادع لسم بونيراتوكسين، وُجد أن هذا السم يؤثر بشكل أساسي على قنوات الصوديوم المعتمدة على الجهد، وذلك عن طريق خفض ذروة تيار الصوديوم وتحفيز تيار صوديوم بطيء. أدى هذا التفاعل إلى تنشيط قنوات الصوديوم عند جهود سالبة للغاية وتعطيلها ببطء شديد، وهي ظاهرة شائعة في الأنسجة القابلة للاستثارة. ^{[ 7 ]} يُعتبر بونيراتوكسين منبهًا بطيء المفعول للعضلات الملساء . ^{[ 8 ]}

يُخزَّن ببتيد البونيراتوكسين في ببتيد غير نشط مكون من 25 حمضًا أمينيًا (تسلسل الأحماض الأمينية FLPLLILGSLLMTPPVIQAIHDAQR) في خزان السم لدى أفعى بارابونيرا كلافاتا . يتميز التركيب الثانوي بنمط حلزوني-انعطافي-حلزوني : حلزونان ألفا متصلان بانعطاف بيتا .

يتكون الحلزونان ألفا من الأحماض الأمينية من 3 إلى 9 في الطرف الأميني، ومن 17 إلى 24 في الطرف الكربوكسيلي، ويرتبطان معًا بواسطة الانعطاف بيتا عند الأحماض الأمينية من 11 إلى 16. من منظور ثلاثي الأبعاد، يتخذ هذا التركيب شكل حرف V مفضلًا، حيث يتفاعل الحلزونان مع بعضهما البعض بروابط غير تساهمية ضعيفة. ^{[ 1 ]} يُعد هذا الأمر جديرًا بالملاحظة نظرًا لتشابهه البنيوي مع ببتيدات أخرى تتفاعل مع الغشاء، مما يشير إلى أن البونيرا توكسين سيتفاعل أيضًا مع الغشاء، وبالتالي سيؤثر على قنوات الصوديوم ذات البوابات الفولتية المدمجة فيه . ^{[ 9 ]} علاوة على ذلك، يتحول تركيب الببتيد من شكل عشوائي إلى بنية حلزونية-انعطافية-حلزونية منتظمة عند وضعه في بيئة ثنائية الطبقة من الدهون ، مما يدل على أهمية هذا النمط للتفاعل مع الغشاء. ^{[ 1 ]}

مع ذلك، يتميز الحلزونان ألفا بخصائص مختلفة بشكل ملحوظ. الحلزون ألفا الطرفي N غير قطبي، ويحتوي على لب مركزي كاره للماء مع بقايا محبة للماء عند طرفيه، وهو غير مشحون. يشبه في بنيته ببتيد الإشارة عبر الغشاء ، مما يعني أنه سيرتبط بالغشاء عن طريق دفن اللب الكاره للماء داخل الطبقة الثنائية. ^{[ 1 ]} على وجه الخصوص، تُعد بقايا الفينيل ألانين الضخمة والكارهة للماء مهمة للتفاعل مع الطبقات الثنائية الدهنية غير المشحونة، مثل تلك المكونة من فوسفاتيديل كولين . أما الحلزون ألفا الطرفي C فهو ذو طبيعة مزدوجة، حيث يُظهر أحد جانبيه بقايا قطبية مشحونة، بينما يُظهر الجانب الآخر بقايا غير قطبية، مما يُحفز اندماجه في الغشاء البلازمي. ^{[ 10 ]} على وجه التحديد، ثبت أن بقايا الأرجينين المشحونة إيجابياً وبقايا الألانين غير القطبية ضرورية لفعالية البونيراتوكسين. ^{[ 2 ]} انظر الشكل، حيث تصطف المناطق الكارهة للماء (الحمراء) والمحبة للماء (الزرقاء) من بونيراتسوكسين والطبقة الدهنية الثنائية، مما يدل على أن البنية قد تطورت لإدخالها في الغشاء، الأمر الذي سيعزز التفاعل مع قنوات الصوديوم ذات البوابات الفولتية .

يُشبه الكثيرون لسعة نملة الرصاصة ألمَ الإصابة بطلق ناري. وصفها جاستن شميدت ، عالم الحشرات الذي وضع مؤشر شميدت لألم اللسعات ، بأنها "ألمٌ حادٌّ وشديدٌ ومُبرِك... كالمشي على جمرٍ مُشتعلٍ مع وجود مسمارٍ طوله ثلاث بوصاتٍ مغروسٍ في كعبك"، واعتبر لسعة نملة الرصاصة أشدّ لسعة حشرةٍ عانى منها. ^{[ 11 ]} قد يستمر ألم لسعات نملة الرصاصة لساعاتٍ طويلة، حتى 24 ساعة. ويعود كلٌّ من الألم الشديد وطول مدة اللسعة إلى تأثيرات سمّ البونيراتوكسين. ^{[ 5 ]} بالإضافة إلى الألم المُبرح، تشمل أعراض لسعات نملة الرصاصة (وكذلك لسعات أنواع النمل الأخرى من جنسي بارابونيرا ودينوبونيرا ) الحمى، والتعرّق البارد، والغثيان، والقيء، وتضخّم الغدد الليمفاوية ، واضطراب نظم القلب .

أظهرت اختبارات السمية أن الجرعة المميتة الوسطية ₍ LT50 ) لسم بونيراتكسين، الذي تم إيصاله عبر حقن فيروسات معدلة وراثيًا، إلى يرقات دودة الذرة الخريفية (Spodoptera frugiperda) ، كانت بعد 131 ساعة من الحقن. وكانت جرعة 10⁵ ^{وحدة تشكيل لويحة} (pfu) من فيروس باكولوفيروس مُعاد التركيب يحمل جين بونيراتكسين كافية لقتل يرقات دودة الذرة الخريفية ، كما أن جرعة 10  نانوغرام من بونيراتكسين كافية لشل حركتها. ^{[ 1 ]} وبناءً على هذه التجارب، يعتقد العلماء أن بونيراتكسين مرشح جيد كمبيد حشري حيوي نظرًا لسميته العصبية للحشرات الأخرى، مما يجعله قادرًا على شل حركة الحشرات المصابة به أو حتى قتلها. ^{[ 1 ]}

• سم النمل
• السموم

• تأثير بونيراتكسين (PoTX) المسكن للألم في الجرذان. مجلة بيستيسيدي، 2008، (1-2)، 135-141. الرقم الدولي الموحد للدوريات 0208-8703. مؤرشف بتاريخ 6 مايو 2016 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
• جيريتسن، في. بي. (سبتمبر 2001). "لسعة الأميرة بالا" . ضوء البروتين (14). الرقم الدولي الموحد للدوريات 1424-4721 .