Botulinum Neurotoxin Type A

(BoNT/A) - PDB:3BTA

Bruno Crepaldi Ambrózio R.A. 11042311

Eduardo Napolitano Papai R.A. 11019111

Proteínas em Exibição - Transformações Bioquímicas 2012.2

Motivações

• Toxina atua no Botulismo.

• Potente arma biológica (Agente de alto risco segundo o

Center for Disease Control - CDC).

• Tratamento de distúrbios neuromotores.

• Aplicações na indústria cosmética.

Origem

A neurotoxina se origina principalmente na bactéria

anaeróbia Clostridium botulinum e o tipo A afeta os

humanos em especial!

Feridas contaminadas, a ingestão de esporos ou da

própria toxina causam o Botulismo (Doença Paralítica),

que pode ser letal.

Descrição da estrutura da proteína

• 1295 aminoácidos;

• Presença de α-Hélices e Folhas-β;

• Tamanho da molécula: 45 Å x 105 Å x 130 Å;

• Três domínios funcionais (de ~50kDa cada) interagem para formar a estrutura

quartenária;

• Arranjo linear dos três domínios;

• Light chain (domínio catalítico) e heavy chain (domínios de translocação e

ligação) conectadas por ponte de dissulfeto;

• Não há interação entre o domínio catalítico e o de ligação!

Três domínios funcionais:

Catalítico (1-437) - catalytic (azul);

Translocação (448-872) - translocation (verde);

Ligação (873-1295) - binding (vermelho e amarelo).

Mecanismo infeccioso da

proteína!

Entenda melhor! - http://www.youtube.com/watch?v=NZZ9fI3U4k0

Mecanismo de infecção Clivagem de proteínas SNARE (que servem de "ponte" para a passagem do

neurotransmissor acetilcolina das vesículas sinápticas para os neurônios) e consequente

ligação entre o domínio de ligação e o fim pré-sináptico das células nervosas.

Acidificação provoca mudança conformacional do domínio de translocação e permite

que, através da endocitose celular, um poro seja formado, facilitando a entrada do

domínio catalítico no citosol.

A ponte de dissulfeto que conecta o domínio catalítico e o de translocação (Cys 429 à

Cys 453) é reduzida e o domínio catalítico é liberado no citoplasma.

Reconhecimento do substrato e quebra da proteína pré-sináptica SNAP 25 por uma

metaloprotease de zinco do domínio catalítico. (O ponto isoelétrico elevado do C-

terminal da SNAP 25 sugere que em pH fisiológico, sua carga líquida positiva é

fundamental para seu reconhecimento pelo domínio catalítico de zinco de carga

líquida negativa).

O neurotransmissor não consegue portanto exercer o seu papel de transmissão

nervosa para contração muscular, provocando paralisia muscular.

A inibição do sítio ativo da neurotoxina é fundamental para o desenvolvimento de

tratamentos para o botulismo, novas terapias e medicamentos.

Mas, por quê saber tudo isso?

O uso da toxina para fins terapêuticos se iniciou em 1980 com resultados

eficazes no relaxamento dos músculos oculares, tratando o estrabismo.

Antitoxina - Deve ser administrada para inibir a BoNT/A (e normalizar a função

neurotransmissora) assim que diagnosticada sua presença no organismo,

evitando inclusive paradas respiratórias, por exemplo.

Acidente Vascular Cerebral (AVC): Os pacientes podem apresentar uma rigidez

excessiva de contração muscular, causadas por uma condição neurológica

anormal chamada de espasticidade, que gera confusão nos movimentos. O

tratamento com a toxina botulínica do tipo A (ex. Xeomin®) pode, através da

amenização da transmissão de acetilcolina, reduzir os espasmos.

A Sialorréia (excesso de saliva na cavidade oral causada pela contração

involuntária dos músculos e assim, das glândulas salivares) observada em

pacientes com paralisia cerebral, pode ser controlada através da aplicação da

toxina botulínica, que atua no controle da salivação indiretamente.

Botox® - Inibe a transmissão de acetilcolina assim como no botulismo. Em doses

controladas e localizadas, impede a contração muscular, evitando as

indesejadas rugas.

Testes sugerem que a toxina possa ser utilizada no tratamento contra o

aumento da próstata.

Existem diversas aplicações, e outras ainda devem ser descobertas!

Além disso...

Referências Bibliográficas

[1] http://www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3BTA

[2] http://www.cdc.gov/nczved/divisions/dfbmd/diseases/botulism/

[3] http://toxipedia.org/display/toxipedia/Botulinum+Toxin

[4] http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/botulismo/botulismo-6.php

[5] http://www.wgate.com.br/conteudo/medicinaesaude/fisioterapia/variedades/botox.htm

[6] http://diariodonordeste.globo.com/materia.asp?codigo=629510

[7] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23139852

[8] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23068112

[9] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9783750?dopt=Abstract

[10] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22997495

[11] http://drauziovarella.com.br/doencas-e-sintomas/toxina-botulinica-2/

[12] http://egodonto.blogspot.com.br/2012/08/o-que-e-sialorreia.html