Tetrodotoxin

Tetrodotoxin, adalah neurotoksin laut yang kuat, dinamai dari urutan ikan yang paling umum

dari asosiasi tersebut, Tetraodontiformes (tetras-empat dan odontos-gigi), atau pufferfish

tetraodon (. tetraodon puffers yang dilengkapi dengan empat gigi besar yang hampir menyatu,

membentuk paruh-seperti struktur yang digunakan untuk merobek moluska dan invertebrata

lainnya, serta untuk menggores terumbu karang. Para anggota dari ordo ini termasuk buntal

fahaka Tetraodon fahaka), yang buntal Kongo (Tetraodon miurus), dan Unit Bisnis buntal

raksasa (Tetraodon Unit Bisnis) dan buntal dari genus Fugu (F. flavidus F., poecilonotus,

niphobles F.), Arothron (A. nigropunctatus), Chelonodon (Chelonodon spp.), and Takifugu

( Takifugu rubripes ) dan Takifugu (Takifugu rubripes) toko TTX juga, dan Analog yang terkait

dalam jaringan mereka.

Organisme laut lain telah ditemukan untuk menyimpan TTX dan termasuk gurita bercincin biru-

Australia (maculosa Hapaloclaena, menggunakan TTX sebagai racun untuk menangkap

mangsa), ikan kakaktua, cepluk, goby, angelfish, ikan cod, boxfish (Ostracion spp.) tobies, ikan

landak, mola-mola laut/ globefish, bintang laut (Astropecten scoparius), kepiting xanthid

(Eriphia spp.), kepiting sepatu kuda (Carcinoscorpius rotundicauda), dua spesies kepiting

Filipina (Zosimus aeneus dan Atergatis floridus), sejumlah siput laut, cacing pipih,

menyemprotkan ribbonworms dan arrowworms (yang baik digunakan sebagai sebuah racun TTX

untuk mangsa), moluska (Nassarius spp. "dan shell terompet Jepang Boshubora"), dan (alga

Jania spp. Terrestrial). organisme, termasuk katak Harlequin (Atelopus spp.), katak Kostarika

(Atelopus chiriquiensis), tiga spesies kadal air Taricha dan, anggota Salamandridae

(salamander).

Sifat Fisiologis TTX

TTX merupakan racun saraf manjur khususnya gated sodium memblokir saluran-tegangan pada

permukaan membran saraf. Molekul terdiri dari kelompok Guanidinium dibebankan positif

(kation yang dihasilkan adalah resonansi stabil - lihat tongkat model di bawah tempat kelompok

guanidinium, yang terdiri dari tiga Nitrogen atom, yang digariskan dalam biru - dan yang

memberi nama kelas ini neurotoksin, qv, racun guanidinium) dan cincin pirimidin (ditampilkan

dalam warna merah dalam model tongkat di bawah ini) dengan tambahan sistem ring menyatu

(sistem cincin tambahan ini, dari yang ada menjadi lima apabila di total, berisi kelompok

hidroksil yang tentunya harus membantu menstabilkan-natrium saluran TTX kompleks mengikat

pada antarmuka air) adalah. TTX-Na Channel mengikat sangat ketat (K d = 10 -10 nM). TTX

meniru situs kation natrium saat terhidrasi, memasuki mulut kompleks-Channel peptida + Na,

mengikat ke grup sisi glutamat peptide yang lain, dan kemudian mengencangkan lebih lanjut,

ketika konfirmasi peptide terjadi perubahan pada paruh kedua mengikat. Setelah kompleks

perubahan konformasi, TTX lebih lanjut elektrostatis melekat pada pembukaan saluran gerbang

+ Na (2d peristiwa terjadi in vivo sebagai dehidrasi dari sodium kompleks aqueo).

TTX di kompleks +-Channel Na lebih lanjut ditunjukkan pada saat hunian TTX v. terhidrasi-Na

+ di kompleks natrium saat Terhidrasi. reversibel mengikat pada skala waktu sepersekian detik,

sedangkan TTX mengikat dan tetap berhenti pada urutan puluhan detik. Sebagian besar TTX

molekul natrium menolak kesempatan untuk memasuki saluran natrium, gerakan secara efektif

mematikan, dan adanya tindakan potensi sepanjang saraf membran. A miligram tunggal atau

kurang dari TTX - jumlah yang dapat ditempatkan pada kepala peniti, cukup untuk membunuh

orang dewasa .

Tahapan intoksikasi dan Toksisitas TTX

Gejala pertama dari keracunan adalah rasa gatal dari bibir dan lidah, muncul antara 20 menit

sampai tiga jam setelah makan pufferfish beracun. Gejala selanjutnya adalah meningkatkan

paraesthesia di wajah dan kaki, yang mungkin diikuti oleh sensasi ringan atau mengambang,

Sakit kepala, nyeri di epigastrium, mual, diare, atau muntah dapat terjadi. Kadang-kadang,

beberapa saat terguncang atau kesulitan dalam berjalan bias pula terjadi. Tahap kedua adalah

meningkatnya keracunan kelumpuhan. Banyak korban tak mampu bergerak, bahkan duduk

mungkin sulit pula. Gejala lain mungkin peningkatan gangguan pernapasan mengakibatkan

sianosis, dan hipotensi. Meningkatkan kelumpuhan dan kejang-kejang, gangguan mental, dan

aritmia jantung mungkin dapat terjadi. Walaupun korban benar-benar lumpuh, mungkin sadar

sementara dan dalam beberapa kasus benar-benar jelas terlihat sampai tak lama sebelum

kematiannya. Kematian biasanya terjadi dalam waktu 4 sampai 6 jam, dengan kisaran sekitar 20

menit sampai 8 jam.

Dari tahun 1974 sampai 1983 terdapat 646 kasus keracunan fugu (pufferfish) di Jepang, dengan

179 kematian. Perkiraan setinggi 200 kasus per tahun dengan tingkat mortalitas mendekati 50%

telah dilaporkan. Hanya beberapa kasus telah dilaporkan di Amerika Serikat, dan wabah di

negara-negara di luar wilayah Indo-Pasifik. Koki Sushi yang ingin mempersiapkan fugu, yang

dianggap oleh banyak orang Jepang makanan lezat, harus memiliki lisensi oleh pemerintah

Jepang.

Toksisitas komparatif TTX diringkas oleh William H. Light . untuk kadar berat, tetrodotoxin

adalah sepuluh kali lebih mematikan sebagai racun dari banyak ular-banded dari Asia Tenggara.

Kekuatan racun ini adalah 10 sampai 100 kali sebagai racun mematikan seperti laba-laba janda

hitam (tergantung spesies) bila diberikan untuk tikus, dan lebih dari 10.000 kali lebih mematikan

daripada sianida. Racun ini memiliki toksisitas yang sama seperti saxitoxin yang menyebabkan

keracunan kerang paralitik ([baik TTX dan saxitoxin blok + saluran Na - dan keduanya

ditemukan dalam jaringan dari pufferfish]) yang baru-baru ini ditemukan, congener alami dari

tetrodotoxin telah terbukti empat sampai lima kali berpotensi sebagai racun TTX. Kecuali untuk

beberapa protein bakteri, hanya palytoxin, molekul aneh terisolasi dari zoanthideans tertentu

(colonial kecil, organisme laut mirip anemon laut) dari genus Palythoa, dan maitotoxin,

ditemukan pada ikan tertentu yang terkait dengan keracunan Ciguatera, diketahui secara

signifikan lebih beracun dari TTX. Palytoxin maitotoxin memiliki potensi hampir 100 kali lipat

dari TTX dan Saxitoxin, dan keempat racun tersebut biasa untuk menjadi non-protein.

Menariknya, ada juga beberapa bukti untuk biogenesis bakteri saxitoxin, palytoxin, dan

maitotoxin, binatang yang hidup dengan toksin ini lebih mengutamakan tindakan terutama pada

selaput myelin di saraf tepi dan tidak dapat muncul untuk menyeberangi penghalang darah pada

otak . "

Sintesis TTX

Sintesis rasemik dari TTX ditemukan oleh Kishi ( di Harvard) dan rekan kerjanya pada tahun

1972 (Kishi, Y. et al Am. J. Soc. Chem.. 1972, 94). Jalur Kishi adalah rute sintetis yang sukses

hanya untuk TTX yang telah dicapai. Beberapa intermediet dalam sintesis TTX, dapat dilihat

pada langkah proses 15, yang ditampilkan di bawah ini. Reaksi sintetik termasuk ketalization, a-

Ponndorf-Verley Meerwein mengalami reduksi, dan oksidasi selenium, epoksidasi, a-Alder

sikloadisi Diels dan teknik lainnya.

Bios synthetic untuk Persiapan TTX

Sampai saat ini sedikit yang diketahui tentang biosintesis TTX. Salah satu enzim belum terisolasi

dan bertanggung jawab untuk biosintesis. Tetapi Kotaki dan Shimizu (Journal of American

Chemical Society 115:3, 829) telah mengajukan skema biosintesis layak di mana salah satu gula-

PP adiposa atau kelompok isopentenyl terkait dengan asam amino Arginin (lihat di bawah). Ini

adalah contoh yang luar biasa dalam biokimia di mana bahan awal sederhana terkait untuk

membentuk senyawa kompleks (dan stereospecific) sebagai TTX.

Biologi Asal TTX

Penelitian terbaru yang dilakukan oleh David Berkowitz dari US Food and Drug Administration,

Rockville, Maryland, Amerika Serikat dan., Ilona Kryspin-Sorensen , dari Institut Toksikologi,

Badan Pangan Nasional Denmark Soborg telah memberikan bukti kuat tentang asal-usul

bakteriologik TTX, qv,:

ikan puffer tumbuh dan berkembang biak tidak menghasilkan tetrodotoxin sampai mereka diberi

makan jaringan dari ikan yang memproduksi racun.

gurita cincin biru ditemukan di perairan Australia tetrodotoxin terakumulasi dalam kelenjar

ludah khusus dan menanamkan mangsanya dengan racun dengan menggigit. gurita ini

mengandung bakteri tetrodotoxin-produksi.

Kepiting Xanthid dan kerang paralitik dikumpulkan dari perairan yang sama dan mengandung

racun tetrodotoxin.

Sekarang jelas bahwa bakteri laut telah lama berperan dalam simbiosis mutualistik dengan

binatang laut,. Pufferfish jutaan tahun yang lalu, mengambil keuntungan dari mutasi titik tunggal

di reseptor saluran natrium mereka yang diberikan sehingga ikan ini kebal dari efek TTX

miliknya sendiri. Adaptasi serupa telah dibuat oleh keluarga organisme yang membawa saxitoxin

dan Ciguatera . Sekarang hal ini diketahui bahwa racun tetrodotoxin dan anhydrotetrodotoxin

disintesis beberapa bakteri oleh spesies yang termasuk strain dari Vibrionaceae , qv,

Pseudomonas sp., dan phosphoreum Photobacterium. invertebrate laut dan vertebrata laut

herbivora mengumpulkan bakteri ini, menyediakan mereka dengan lingkungan host yang sesuai,

dan sebagai imbalannya mereka menerima perlindungan dari biotoxins laut, pujian dari

prokariota.

penelitian tentang asal-usul biokimia TTX

Pada tampilan awal TTX Prof Anderson ( Peter AV Anderson Ph.D. ) dari Universitas Santa

Barbara di California memberikan wawasan berikut ...

Dari alga yang mengandung natrium dapat masuk melewati berbagai saluran pada ubur-ubur

(Filum Cnidaria) dan cacing pipih (Filum Platyhelminthes). Kami telah menunjukkan bahwa arus

natrium pada ubur-ubur benar-benar tidak sensitif terhadap saluran natrium tetrodotoxin blocker

kuat (TTX), sementara mereka yang pipih, sering dianggap menjadi kerabat terdekat cnidaria

dan, peka terhadap TTX. Sekarang kita akan mengkloning molekuler menggunakan teknik untuk

mengidentifikasi perubahan struktural yang menyertai evolusi TTX reseptor. Kita telah kloning

saluran natrium dari ubur-ubur, dan memiliki urutan parsial dari cacing pipih trsebut. Urutan

asam amino dari saluran ubur-ubur ini sangat mirip dengan saluran natrium mamalia walaupun

mereka telah dipisahkan dari garis dekat evolusi mamalia satu miliar tahun lalu. kesamaan Ini

mensyaratkan bahwa ada kendala besar pada evolusi saluran ini ; kendala yang seharusnya

membantu kami mengidentifikasi dasar struktural TTX yang kian mengikat. "

suatu simbiosis evolusioner dengan akar kuno

Pada evolusi dan asal-usul TTX William H. Light mengemukakan:

Hubungan antara produsen TTX, bakteri, dan organisme yang lebih tinggi tingkat

kemunculannya untuk menawarkan keuntungan jelas bagi kedua pasangan. Bakteri akan aman

apabila mendapatkan tempat tinggal, makan, atau melakukan reproduksi. Dan host menggunakan

toksin untuk memangsa atau sebagai alat pertahanan kedua. Cacing Ribbon, cacing Arrow, dan

gurita bercincin-biru menggunakan TTX sebagai racun potensial untuk melumpuhkan

mangsanya, tetapi untuk gurita, juga dapat menggunakannya sebagai alat pertahanan yang sangat

efektif. Ketika molested, salamander barat lengkungan hitam, memperlihatkan warna-warni,

merah-oranye pada permukaan ventral. ( adalah pola umum warna peringatan di alam yang

menunjukkan bahwa dirinya beracun dan berbahaya atau berbisa bagi hewan predator.) Cara

berenang yang lambat dan canggung ikan buntal, yang tidak di beri pertahanan racun akan

mudah menjadi mangsa. Pufferfish harimau dari jepang, Fugu rubripes, telah menjadi subjek

studi sekuensing genetik intensif. titik tunggal Sebuah mutasi dalam urutan asam amino-ion

natrium saluran dalam spesies ini menjadikan itu kekebalan dari terikat dan diblokade oleh TTX.

Mengganti sekuens pada asam amino protein pun akan mengubah strukturnya, dan oleh karena

itu fungsi mutasi sangat diperlukan. Secara spontan hal tersebut terjadi sepanjang waktu di

populasi hewan. perubahan tersebut Kebanyakan netral atau merugikan bagi organisme hidup,

tapi kadang-kadang salah satunya menganugerahkan keunggulan selektif apabila dapat

diaktifkan. Dalam kasus F. rubripes, satu perubahan kecil untuk memasukkan ikan sehingga

dapat memproduksi bakteri TTX ke dalam jaringan dan penggunaan racun untuk keuntungan

sendiri.

Diposkan oleh SCIENTIFICT di 02:26

http://scientifict-aquamarine.blogspot.com/2010/08/blog-post.html