殺虫剤ニューロトキシンAPS IIIは、昆虫の電圧依存性ナトリウムチャネルを強力にブロックする非定型ノッティンペプチドです

これまでに説明されている最も強力な殺虫剤毒ペプチドの1つは、トラップドアクモの毒物の毒液からのAPS IIIです。APS IIIは、鱗pid目の作物害虫に対して非常に神経毒性があり、生体発生剤の発達の有望な候補となっています。ただし、そのジスルフィド接続性、3次元構造、および作用モードは決定されていません。ここでは、組換えAPS III（RAPS III）が非定型ノッティンペプチドであることを示します。3つのジスルフィドブリッジは古典的な阻害剤システィンノットモチーフを形成しますが、4番目のジスルフィドは、このクラスの毒素に薬物フォローをしばしば収容する異常に大きなβヘアピンループの柔軟性を制限する分子ステープルとして作用します。RAPS IIIによって昆虫に誘発される不可逆的な麻痺は、昆虫の電圧依存性ナトリウムチャネルの強力なブロックに起因することを実証します。RAPS IIIによるチャネルブロックは、チャネル活性化または定常状態の不活性化の電圧依存性の大幅な変化なしに発生する限り、電圧非依存性です。したがって、Raps IIIは、昆虫電圧依存性ナトリウムチャネルの外側の前庭を接続する細孔遮断薬のようです。この作用のメカニズムは、チャネルの4つの電圧センシングドメインの1つ以上と相互作用することにより、ゲーティング修飾子として作用するクモ毒から分離された、実質的に他のすべてのナトリウムチャネルモジュレーターとは顕著に対照的です。

One of the most potent insecticidal venom peptides described to date is Aps III from the venom of the trapdoor spider Apomastus schlingeri. Aps III is highly neurotoxic to lepidopteran crop pests, making it a promising candidate for bioinsecticide development. However, its disulfide-connectivity, three-dimensional structure, and mode of action have not been determined. Here we show that recombinant Aps III (rAps III) is an atypical knottin peptide; three of the disulfide bridges form a classical inhibitor cystine knot motif while the fourth disulfide acts as a molecular staple that restricts the flexibility of an unusually large β hairpin loop that often houses the pharmacophore in this class of toxins. We demonstrate that the irreversible paralysis induced in insects by rAps III results from a potent block of insect voltage-gated sodium channels. Channel block by rAps III is voltage-independent insofar as it occurs without significant alteration in the voltage-dependence of channel activation or steady-state inactivation. Thus, rAps III appears to be a pore blocker that plugs the outer vestibule of insect voltage-gated sodium channels. This mechanism of action contrasts strikingly with virtually all other sodium channel modulators isolated from spider venoms that act as gating modifiers by interacting with one or more of the four voltage-sensing domains of the channel.