Properties of specific binding site of myotoxin a, a powerful convulsant, in brain microsomes

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Abstract

Myotoxin a, a small basic polypeptide from prairie rattlesnakes (Crotalus viridis viridis), induces myonecrosis and binds to a single class of binding sites in skeletal muscle sarcoplasmic reticulum. In the present study, [125I]myotoxin a with a high specific activity was prepared and it was shown to bind mainly to microsomes in rat whole brain. [125I]Myotoxin a was further shown to bind to microsomes prepared from all regions tested in brain. Its specific binding to whole brain microsomes was of approximately 1.9 times lower affinity (KD = 0.76 μM; Bmax = 13.1 nmol/mg) than that to skeletal muscle sarcoplasmic reticulum. [125I]Myotoxin a binding to brain microsomes was displaced by unlabeled myotoxin a with an IC50 value of 4.5 μM. [125I]Myotoxin a binding was markedly reduced by treatment of microsomes with trypsin, suggesting that the binding site of [125I]myotoxin a is partially proteins. The binding was significantly inhibited by Mg2+ at concentrations above 1 mM. Having looked at several drugs, we noted that [125I]myotoxin a binding was noncompetitively inhibited by spermine, whereas it was enhanced by heparin. On the other hand, the i.c.v. injection of myotoxin a in mice induced potent convulsive effects at 0.05 nmol/mouse or more. This paper is the first to show that the specific binding site of myotoxin a is present in mouse brain and that myotoxin a is a novel peptidic convulsant in mice.

La myotoxine a, un petit polypeptide de base des crotales des prairies (Crotalus viridis viridis), induit une myonécrose et se fixe à une seule classe de sites de fixation dans le réticulum sarcoplasmique du muscle squelettique. Dans la présente étude, la [125I]myotoxine a pourvue d'une haute activité spécifique s'est fixée principalement aux microsomes dans le cerveau entier de rat. Elle s'est aussi fixée aux microsomes préparés de toutes les régions du cerveau examinées. Sa fixation spécifique aux microsomes du cerveau entier a eu une affinité d'environ 1,9 fois plus faible (KD = 0,76 μM; Bmax = 13,1 nmol/mg) que la fixation au réticulum sarcoplasmique du muscle squelettique. La fixation de la [125I]myotoxine a aux microsomes cérébraux a été déplacée par la myotoxine a non marquée, avec une valeur d'IC50 de 4,5 μM. La fixation de la [125I]myotoxine a a été réduite de façon marquée par le traitement des microsomes avec de la trypsine, suggérant que le site de fixation de la [125I]myotoxine a est partiellement constitué de protéines. La fixation a été significativement inhibée par le Mg2+ en concentrations supérieures à 1 mM. Elle a été inhibée de manière non compétitive par la spermine, alors qu'elle a été stimulée par l'héparine. Par ailleurs, l'injection i.c.v. de myotoxine a à des souris a induit de puissants effets anticonvulsivants à des concentrations de 0,05 nmol/souris ou plus. Cet article est le premier à montrer que le site de fixation de la myotoxine a se trouve dans le cerveau de souris et que la myotoxine a est un nouveau convulsivant peptidique chez les souris.

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