Reinigung zweier krabbenlähmender Toxine aus der Seeanemone Anemonia sulcata

In der Seeanemone Anemonia sulcata wurden zwei krabbenlähmende Toxine (I und II) nachgewiesen und partiell gereinigt. Es wurde gezeigt, daß es sich dabei um wasserlösliche, in saurer und neutraler Lösung recht hitzestabile Polypeptide handelt. Diese Neurotoxine kommen nicht nur in den Tentakeln, sondern auch im Anemonenkörper in annähernd gleicher Konzentration vor. Zur Extraktion der Toxine aus den zerkleinerten Seeanemonen wurde warmer 50%iger Äthanol verwendet. Die weitere Reinigung erfolgte durch fraktionierte Alkohol- und Acetonfällung, Kationenaustauscherchromatographie und Gelfiltration. Die Reinheit wurde mit der Stärkegel- und Polyacrylamidgelektrophorese geprüft. Die letale Dosis für Krabben liegt bei Toxin I unter 30 μ g/kg Carcinus maenas und bei Toxin II unter 7 μ g/kg. Auch an Warmblütern wurde eine stark krampfauslösende Wirkung der Toxine festgestellt. Das Molekulargewicht der toxischen Polypeptide liegt in der Größenordnung von 5000 bis 10000. Es wurde gezeigt, daß für die krabbenparalysierende Wirkung ausschließlich Polypeptidtoxine verantwortlich sind

Phyla- and Subtype-Selectivity of CgNa, a Na+ Channel Toxin from the Venom of the Giant Caribbean Sea Anemone Condylactis Gigantea

Because of their prominent role in electro-excitability, voltage-gated sodium (NaV) channels have become the foremost important target of animal toxins. These toxins have developed the ability to discriminate between closely related NaV subtypes, making them powerful tools to study NaV channel function and structure. CgNa is a 47-amino acid residue type I toxin isolated from the venom of the Giant Caribbean Sea Anemone Condylactis gigantea. Previous studies showed that this toxin slows the fast inactivation of tetrodotoxin-sensitive NaV currents in rat dorsal root ganglion neurons. To illuminate the underlying NaV subtype-selectivity pattern, we have assayed the effects of CgNa on a broad range of mammalian isoforms (NaV1.2–NaV1.8) expressed in Xenopus oocytes. This study demonstrates that CgNa selectively slows the fast inactivation of rNaV1.3/β1, mNaV1.6/β1 and, to a lesser extent, hNaV1.5/β1, while the other mammalian isoforms remain unaffected. Importantly, CgNa was also examined on the insect sodium channel DmNaV1/tipE, revealing a clear phyla-selectivity in the efficacious actions of the toxin. CgNa strongly inhibits the inactivation of the insect NaV channel, resulting in a dramatic increase in peak current amplitude and complete removal of fast and steady-state inactivation. Together with the previously determined solution structure, the subtype-selective effects revealed in this study make of CgNa an interesting pharmacological probe to investigate the functional role of specific NaV channel subtypes. Moreover, further structural studies could provide important information on the molecular mechanism of NaV channel inactivation

Phylogenetische Betrachtungen zur Toxizität und Nesselwirkung einiger Actinaria (Anthozoa) im Vergleich zur Morphologie ihrer Nesselkapseln

Die Toxizität und Nesselwirkung von sieben mediterranen Aktinien unterschiedlicher taxonomischer Stellung wird untersucht und mit der Morphologie der Nesselkapseln, speziell der p-Rhabdoiden, verglichen. Obwohl die Toxizitätsunterschiede auch bei nahverwandten Arten relativ groß sind, ergeben sich folgende Befunde: 1. Die Toxizität, gemessen an der Reaktion von Carcinus maenas nach parenteraler Applikation von Rohtoxin, entspricht nicht der Nesselwirkung (=lokale Reaktion der menschlichen Haut bei Berührung) und dem Grad der morphologischen Differenzierung der Nesselkapseln. Es wird vermutet, daß Toxizität und Nesselwirkung durch unterschiedliche Stoffe hervorgerufen werden. 2. Arten mit morphologisch differenzierteren Nesselkapseln und starker Nesselwirkung können von Arten mit einfacher gebauten Nesselkapseln und schwacher Nesselwirkung aber mit höherer Toxizität gefressen werden. Arten mit gleichen Nesselkapseltypen können unterschiedlich toxisch sein. 3. Hohe Nesselwirkung und große, morphologisch stärker differenzierte Nesselkapseln sind die Kennzeichen ursprünglicher Aktinienarten. Phylogenetisch jüngere Aktinienarten nesseln dagegen nur schwach und weisen kleinere, weniger differenzierte Nesselkapseln aber eine größere Toxizität auf. Daraus ist zu schließen, daß die morphologische Differenzierung und die Nesselwirkung der Nesselkapseln im Verlauf der Stammesgeschichte der Aktinien reduziert und durch eine zunehmende Toxizität kompensiert wurden

APETx4, a novel sea anemone toxin and a modulator of the cancer-relevant potassium channel K_V10.1

The human ether-à-go-go channel (hEag1 or KV10.1) is a cancer-relevant voltage-gated potassium channel that is overexpressed in a majority of human tumors. Peptides that are able to selectively inhibit this channel can be lead compounds in the search for new anticancer drugs. Here, we report the activity-guided purification and electrophysiological characterization of a novel KV10.1 inhibitor from the sea anemone Anthopleura elegantissima. Purified sea anemone fractions were screened for inhibitory activity on KV10.1 by measuring whole-cell currents as expressed in Xenopus laevis oocytes using the two-microelectrode voltage clamp technique. Fractions that showed activity on Kv10.1 were further purified by RP-HPLC. The amino acid sequence of the peptide was determined by a combination of MALDI- LIFT-TOF/TOF MS/MS and CID-ESI-FT-ICR MS/MS and showed a high similarity with APETx1 and APETx3 and was therefore named APETx4. Subsequently, the peptide was electrophysiologically characterized on KV10.1. The selectivity of the toxin was investigated on an array of voltage-gated ion channels, including the cardiac human ether-à-go-go-related gene potassium channel (hERG or Kv11.1). The toxin inhibits KV10.1 with an IC50 value of 1.1 μM. In the presence of a similar toxin concentration, a shift of the activation curve towards more positive potentials was observed. Similar to the effect of the gating modifier toxin APETx1 on hERG, the inhibition of Kv10.1 by the isolated toxin is reduced at more positive voltages and the peptide seems to keep the channel in a closed state. Although the peptide also induces inhibitory effects on other KV and NaV channels, it exhibits no significant effect on hERG. Moreover, APETx4 induces a concentration-dependent cytotoxic and proapoptotic effect in various cancerous and noncancerous cell lines. This newly identified KV10.1 inhibitor can be used as a tool to further characterize the oncogenic channel KV10.1 or as a scaffold for the design and synthesis of more potent and safer anticancer drugs