Рицин

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Рицин
Ricin structure.png
Пространственная структура рицина. Цепь А изображена синим цветом, цепь B — золотистым
Обозначения
CAS

9009-86-3

PDB

2AAI

UniProt

P02879

Семена клещевины — источник рицина

Рици́н — белковый токсин растительного происхождения (фитотоксин), чрезвычайно токсичен (особенно в виде аэрозоля, для человека средняя смертельная доза (ЛД50) составляет 0,3 мг/кг[1] перорально). Токсичность рицина составляет:
0,00015 мг/кг (белые мыши, внутривенно);
0,02 мг/кг (крысы, подкожно);
0,2 мг/кг (морские свинки, подкожно)[источник не указан 1282 дня].

Рицин представляет собой белый порошок без запаха, хорошо растворимый в воде. Молекулярная масса — около 67 кДа.

Рицин не проникает через кожу. Пути отравления — обычно введение в кровь, чуть хуже проникновение через лёгкие (этот метод для рицина не всегда эффективен).

Биохимия[править | править код]

Механизм токсического действия рицина включает ингибирование синтеза белка рибосомами. Известны два основных типа таких ингибиторов: ингибиторы типа 1 представляют собой единичную полипептидную цепь, обладающую ферментативной активностью, а рицин и прочие ингибиторы типа 2 состоят из двух полипептидных цепей и являются гетеродимерными гликопротеинами. Из них только цепь A обладает ферментативной активностью, а цепь B, связанная с нею дисульфидными связями, проявляет активность, свойственную лектинам и опосредует проникновение токсина в цитозоль. Чтобы токсин мог инактивировать рибосому, дисульфидная связь между цепями А и В должна быть восстановлена[2].

Структура[править | править код]

Молекула рицина представляет собой гликозилированный глобулярный гетеродимер массой 60-65 кДа. Массы цепей А и В приблизительно равны: 32 и 34 кДа соотв.

  • Цепь A — N-гликозидаза, состоит из 267 аминокислотных остатков[3]. Три структурных домена, состоящие из альфа-спиралей и бета-складок, образуют щель, в которой расположен активный центр[4].
  • Цепь B — лектин, состоит из 262 аминокислотных остатков, связывает остатки галактозы на поверхности клетки[5]. Образует двудольную структуру, лишенную альфа-спиралей и бета-складок, каждая доля разделяется на три субдомена, один из которых содержит активный центр. Белки, подобные цепи A, содержат многие растения, например, ячмень, но в отсутствие цепи B они не токсичны.

Проникновение в цитозоль[править | править код]

Способность рицина проникать в цитозоль зависит от водородных связей, образующихся между аминокислотными остатками цепи B и олигосахаридами на поверхности клетки, содержащими остатки галактозы или N-ацетилгалактозамина. Кроме того, остатки маннозы, входящие в состав рицина, могут связываться рецепторами маннозы на поверхности клетки[6]. Показано, что на поверхности одной клетки может связаться до 106−108 молекул рицина[7]. После связывания происходит интернализация молекул как в клатриновые везикулы, так и в транспортные везикулы, не содержащие клатрин, такие как кавеолы и везикулы, образующиеся при макропиноцитозе[8][9]. Так рицин попадает в эндосомы и затем в аппарат Гольджи. Хотя на этом пути рицин проходит через лизосомы, он не подвергается деградации[10], и из аппарата Гольджи попадает в эндоплазматический ретикулум интактным.

Известно, что для проявления токсической функции рицин должен распасться на A- и B-цепи, но где это происходит, в эндоплазматическом ретикулуме или в цитозоле, пока неизвестно[11]. Существующий в цитозоле механизм очистки от лишнего белка путём его убиквитинирования на рицин также не действует, поскольку для присоединения убиквитина в его структуре не хватает остатков лизина[12].

Инактивация рибосомы[править | править код]

Показано, что цепь A расщепляет гликозидную связь при остатке аденина в позиции 4324 рРНК 28S субъединицы[13][14]; этот остаток расположен в консервативной последовательности 5’-AGUACGAGAGGA-3’, называемой сарцин-рициновой петлёй, которая важна для связывания факторов элонгации[15], вследствие чего синтез белка на рибосоме полностью и необратимо блокируется. На этом действие цепи A не прекращается, каждая молекула этого фермента выводит из строя до 1500 рибосом в минуту.

Производство[править | править код]

Рицин получают из касторовых бобов, плодов растения Ricinus communis (русское название клещевина) путём обработки жмыха, остающегося после получения касторового масла (также содержащего следы рицина).

По некоторым данным, взятым из дипломной работы одного из студентов Техасского технического университета ([1]), рицин может быть получен из семян клещевины следующим путем:

1. Измельчение бобов (автор предлагал в своей установке использовать колонну с измельчителем при угле . И 3000-6000 об)

2. Отсечение жира путем смешивания измельченных бобов c ацетоном.

3. Фильтрацией ячеистым 325 фильтром (mesh) путем переворота колонны

4. Растворение и фильтрация остатка раствором с ph 7.0 ( водой) с последующей фильтрацией

5. Высушивание

При этом в силу сильной токсичности рицина многие процедуры проделывались в печи при температуре 100-120 градусов, для нейтрализации выделяемых побочных продуктов в т.ч и рицина.

Применение[править | править код]

Медицина[править | править код]

В отличие от касторового масла, очищенный рицин в медицине не применяется, хотя проводились разработки способов его использования для лечения рака, а также при вакцинации.

Химическое оружие[править | править код]

Известно, что рицин в 6 раз более ядовит, чем цианистый калий[16]. Поскольку небольшой дозы рицина размером с булавочную головку достаточно, чтобы убить взрослого человека, способы применения рицина в качестве оружия массового поражения изучались военными ведомствами разных стран, начиная с Первой мировой войны, однако из-за ряда недостатков это вещество так и не было принято на вооружение. Тем не менее, рицин нашёл применение у спецслужб. Одним из наиболее известных инцидентов с применением рицина стало убийство болгарского диссидента Георгия Маркова, который был отравлен в 1978 году при помощи укола зонтиком особой конструкции[17].

Простота получения токсина сделала его потенциально доступным для террористических групп. Так, в 2001 году пресса сообщала об обнаружении инструкций по изготовлению рицина на разгромленной базе «Аль-Каида» в Кабуле[18]. В 2003 году некоторое количество рицина было найдено у террористов в Лондоне[19], следы рицина обнаружились в ячейке хранения на Лионском вокзале в Париже[20].

В 2013 году ряд лиц из штата Миссисипи были арестованы за попытку послать Президенту США Бараку Обаме и другим высокопоставленным лицам США письма с рицином[16]. Так в мае этого же года мэру города Нью-Йорк прислали письмо с угрозами, содержащее рицин, предположительно в ответ на деятельность общественной организации «Мэры против нелегального оружия»[21].

Позднее в Техасе предъявлены обвинения актрисе Шэннон Ричардсон, подозреваемой в рассылке писем со смертельным ядом американским политикам[22].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Статья о рицине в химической энциклопедии
  2. Wright HT, Robertus JD (1987). «The intersubunit disulfide bridge of ricin is essential for cytotoxicity». Arch Biochem Biophys 256: 280–4. DOI:10.1016/0003-9861(87)90447-4.
  3. Olnes S, Pihl A (1973). «Different biological properties of the two constituent peptide chains of ricin, a toxic protein inhibiting protein synthesis». Biochemistry 12: 3121–26. DOI:10.1021/bi00740a028.
  4. Weston SA, Tucker AD, Thatcher DR, et al. (1994). «X-ray structure of recombinant ricin A-chain at 1.8 A resolution». J Mol Biol 244: 410–22. DOI:10.1006/jmbi.1994.1739.
  5. Wales R, Richardson PT, Robers LM, Woodland HR, et al. (1991). «Mutational analysis of the galactose binding ability of recombinant ricin b chain». J Biol Chem 266: 19172–79.
  6. Magnusson AS, Kjeken R, Berg T (1993). «Characterization of two distinct pathways of endocytosis of ricin by rat liver endothelial cells». Exp Cell Res 205: 118–25. DOI:10.1006/excr.1993.1065.
  7. Sphyris N, Lord JM, Wales R, et al. (1995). «Mutational analysis of the ricinus lectin b-chains: Galactose-binding ability of the gamma subdomain of ricinus communis agglutin b-chain». J Biol Chem 270: 20292–97. DOI:10.1074/jbc.270.35.20292. PMID 7657599.
  8. Moya M, Dautry-Varsat A, Goud B, et al. (1985). «Inhibition of coated pit formatin in Hep2 cells blocks the cytotoxicity of diphtheria toxin but not that of ricin toxin». J Cell Biol 101: 548–59. DOI:10.1083/jcb.101.2.548. PMID 2862151.
  9. Nichols, BJ, Lippincott-Schwartz J (2001). «Endocytosis without clathrin coats». Trends Cell Biol 11: 406–12. DOI:10.1016/S0962-8924(01)02107-9.
  10. Lord MJ, Jolliffe NA, Marsden CJ, et al. (2003). «Ricin Mechanisms of Cytotoxicity». Toxicol Rev 22 (1): 53–64. DOI:10.2165/00139709-200322010-00006.
  11. Roberts LM, Smith DC (2004). «Ricin: the endoplasmic reticulum connection». Toxicon 44: 469–72. DOI:10.1016/j.toxicon.2004.07.002.
  12. Deeks ED, Cook JP, Day PJ, et al. (2002). «The low lysine content of ricin A chain reduces the risk of proteolytic degradation after translocation from the endoplasmic reticulum to the cytosol». Biochemistry 41: 3405–13. DOI:10.1021/bi011580v.
  13. Endo Y, Tsurugi K (1987). «RNA N-glycosidase activity of ricin A-chain: mechanism of action of the toxic lectin ricin on eukaryotic ribosomes». J Biol Chem 262: 8128–30.
  14. Endo Y, Tsurugi K (1998). «The RNA N-glycosidase activity of ricin A chain». J Biol Chem 263: 8735–9.
  15. Sperti S, Montanaro L, Mattioli A, et al. (1973). «Inhibition by ricin of protein synthesis in vitro: 60S ribosomal subunit as the target of the toxin». Biochem J 136: 813–5.
  16. 1 2 Письма с рицином: ФБР арестовало инструктора по карате - BBC Russian - В мире. Проверено 29 апреля 2013. Архивировано 30 апреля 2013 года.
  17. Rózsa L, Nixdorff K 2006. Biological Weapons in Non-Soviet Warsaw Pact Countries. pp. 157—168. In: Wheelis M, Rózsa L, Dando M (eds.) 2006. Deadly Cultures: Biological Weapons since 1945. Harvard University Press.
  18. Бин Ладен «создаёт яд рицин» // Русская служба Би-би-си. 16 ноября 2001 г.
  19. В Лондоне нашли смертельно опасный яд // Русская служба Би-би-си. 7 января 2003 г.
  20. На вокзале в Париже обнаружен рицин // Русская служба Би-би-си. 21 марта 2003 г.
  21. Мэру Нью-Йорка прислали письмо с рицином. Архивировано 30 мая 2013 года.
  22. Актриса, пытавшаяся отравить Обаму, приговорена к 18 годам тюрьмы.

Ссылки[править | править код]