Diagramma schematico della struttura tridimensionale proteica della of ω-conotossina MVIIA (ziconotide). I ponti disolfuro sono mostrati in color oro. Da PDB1DW5.
Si definisce come conotossina un qualsiasi veleno (che può essere costituito da uno o più peptidi più o meno neurotossici) isolato dal secreto velenoso delle conchiglie del genereConus.
Le conotossine, che sono polipeptidi costituiti da circa 10 a 30 unità amminoacidiche, tipicamente hanno all'interno uno o più ponti disolfuro (-S-S-), provenienti dalla condensazione ossidativa di due gruppi tiolici (-SH) della cisteina, oppure da due gruppi metilsolforati della metionina, entrambi amminoacidi essenziali monosolforati. Le conotossine hanno una grande varietà di meccanismi di azione, la maggior parte dei quali non sono stati determinati. Comunque sembra che molti di questi peptidi riescano a modulare l'attività delle proteine dei canali ionicitrans-membranari.[1]
Il numero di conotossine delle quali si è determinata l'attività ammonta a cinque, e vengono chiamate le α(alfa)-, δ(delta)-, κ(kappa)-, μ(mu)-, e ω(omega)- types. Ognuno di questi cinque tipi di conotossina attacca un bersaglio differente:
Le μ-conotossine inibiscono i canali del sodio che sono voltaggio-dipendenti.[5]. Nei prodotti cosmetici tale forma viene spesso denominata Veleno di Giovinezza (o μ-conotoxyn III).
Le ω-conotossine inibiscono i canali del calcio dipendenti dal voltaggio del Tipo N.[6] Dal momento che i canali del calcio voltaggio-dipendenti del tipo-N sono correlati all'algesia (sensitività al dolore) nel sistema nervoso, la ω-conotossina ha effetti analgesici: in effetti l'azione della ω-conotossina M VII A equivale da 100 a 1.000 volte quella della morfina.[7];cioè è "più potente dell'alcaloide morfina". Per questo una versione sintetica della ω-conotossina M VII A ha trovato un utilizzo come analgesico, il cui nome generico è ziconotide (commerciale: Prialt).[8]
I tipi di conotossina differiscono anche per il numero e la disposizione dei ponti disolfuro.[9] La rete di legame del ponte disolfuro, come anche gli amino-acidi specifici nelle anse inter-cisteina, danno alle conotossine la loro specificità chimica.[10]
Le famiglie di conotossine omega, delta e kappa hanno una specie di sistema di nodi o schermo inibitore fatto di cisteina. Questo schermo protettivo di legami è un nodo speciale (abbastanza inconsueto nelle proteine) che vede l'incrocio di due ponti disolfuro (-S-S-) sovrapposti a formare un nodo, nel quale il ponte disolfuro III-VI attraversa il macrociclo formato da due altri ponti disolfuro (I-IV e II-V) e i segmenti interconnettivi che formano lo scheletro della proteina (I-VI indica i sei residui di cisteina che iniziano dall'aminoacido N-terminale. Gli arrangiamenti della cisteina sono gli stessi per le famiglie omega, delta e kappa, anche se le conotossine omega sono molecole che bloccano i canali del calcio, mentre le conotossine delta rallentano l'inattivazione dei canali del sodio, e le conotossine kappa bloccano i canali del potassio.[9]
Le conotossine Mu hanno due tipi di arrangiamento della cisteina, ma lo schermo di legami non si osserva. Le conotossine Mu mirano ai canali del sodio regolati dal voltaggio specifici dei muscoli,[9] e sono delle spie utili per investigare i canali voltaggio-dipendenti del sodio nei tessuti eccitabili.[11]
^ Nielsen KJ, Schroeder T, Lewis R, Structure-activity relationships of omega-conotoxins at N-type voltage-sensitive calcium channels (abstract), in J. Mol. Recognit., vol. 13, n. 2, 2000, pp. 55–70, DOI:10.1002/(SICI)1099-1352(200003/04)13:2<55::AID-JMR488>3.0.CO;2-O, PMID10822250. URL consultato il 13 maggio 2010 (archiviato dall'url originale il 13 agosto 2011).
^ Zeikus RD, Gray WR, Cruz LJ, Olivera BM, Kerr L, Moczydlowski E, Yoshikami D, Conus geographus toxins that discriminate between neuronal and muscle sodium channels, in J. Biol. Chem., vol. 260, n. 16, 1985, pp. 9280–9288, PMID2410412.
Olivera B, Conus Peptides, su iBioSeminars, The American Society for Cell Biology, 1º maggio 2006. URL consultato il 2 giugno 2009 (archiviato dall'url originale il 20 luglio 2009).
Kaas Q, Westermann JC, Halai R, Wang CK, Craik DJ, ConoServer, su conoserver.org, Institute of Molecular Bioscience, The University of Queensland, Australia. URL consultato il 2 giugno 2009.
«A database for conopeptide sequences and structures»