DE4239816A1 - Inhibiting glutamate-induced synaptic stimulus transfer - with specific spider toxins, for treating CNS disorders and characterisation of receptor channel sub-types - Google Patents

Inhibiting glutamate-induced synaptic stimulus transfer - with specific spider toxins, for treating CNS disorders and characterisation of receptor channel sub-types

Info

Publication number
DE4239816A1
DE4239816A1 DE19924239816 DE4239816A DE4239816A1 DE 4239816 A1 DE4239816 A1 DE 4239816A1 DE 19924239816 DE19924239816 DE 19924239816 DE 4239816 A DE4239816 A DE 4239816A DE 4239816 A1 DE4239816 A1 DE 4239816A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
toxin
jstx
receptor
glutamate
glur1
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19924239816
Other languages
German (de)
Inventor
Bernhard U Dr Keller
Arthur Prof Dr Konnerth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INST BIOANALYTIK GGMBH
Original Assignee
INST BIOANALYTIK GGMBH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INST BIOANALYTIK GGMBH filed Critical INST BIOANALYTIK GGMBH
Priority to DE19924239816 priority Critical patent/DE4239816A1/en
Publication of DE4239816A1 publication Critical patent/DE4239816A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/705Receptors; Cell surface antigens; Cell surface determinants
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/1767Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

Uses of the toxins (A), Joro Spider Toxin (JSTC), NSTX Spider Toxin and argiotoxin (a) for reversible inhibition or slowing down of glutamate-induced synaptic stimulus transfer in the CNS of mammals; (b) for pharmacological differentiation of various subsets of glutamate receptor channels from AMPA (alpha-amino-hydroxy- 5-methyl-4-isoxazolyl-propionate)/kainate type receptor channels and (c) for pharmacological inhibition of calcium-permeable AMPA/kainate receptor channels are new. USE/ADVANTAGE - (A) are very specific antagonists, affecting the GluR1, GluR3, GluR4 and GluR1,3 receptor subunits, i.e. they antagonist glutamate-mediate current in various types of neurons. (A) can be used to treat CNS diseases (no more details) and also for studying and characterising further receptors. (A) are highly specific and do not compete with kainate for binding sites on the receptor.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Toxins aus der Gruppe Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX und Argio­ toxin zur reversiblen Hemmung oder Verlangsamung der gluta­ matinduzierten synaptischen Erregungsübertragung sowie ein entsprechendes Arzneimittel.The invention relates to the use of a toxin from the Group Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX and Argio toxin for reversible inhibition or slowing down of the gluta mat-induced synaptic transmission of arousal as well appropriate drug.

Die synaptische Erregungsübertragung im zentralen Nervensys­ tem von Säugetieren (CNS) wird überwiegend durch Glutamat- Rezeptorkanäle vom AMPA/KA-Typ (α-Amino-Hydroxy-5-Methyl-4- Isoxazolpropionat/Kainat-Typ) vermittelt (Collingridge, G.L. und Bliss T.V.P. (1987), TINS 10, (1987), 288; Mayer, M.L., und Westbrook, G.L., Prog. Neurobiol. 28 (1987), 197-276; Monaghan et al., Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 29 (1989), 356-402). Es wurde nun kürzlich festgestellt, daß verschiede­ ne neurologische Krankheiten, wie z. B. Parkinson′sche Krank­ heit und Alzheimer′sche Krankheit (T. Klockgether, L. Turski, T. Honore, Z.M. Zhang, D.M. Gash, R. Kurlan und J.T. Green­ amyre, Ann. Neurol. 30(5), (1991), 717; P.A. Loschmann, K.W. Lange, M. Kunow, K.J. Rettig, P. Jahnig, T. Honore, L. Turs­ ki, H. Wachtel, P. Jenner und C.D. Marsden, J. Neural. Transm. Park. Dis. Dement. Sect. 3(3), (1991), 203; D. Dewar, D.T. Chalmers, A. Shand, D.I. Graham und J. Mc Culloh, Ann. Neurol. 28(6), (1990), 805; P.J. Harrison, A.J. Barton, A. Majlerahim und R.C. Pearson, Neuroreport 1(2), (1990), 149) oder einige Arten von Epilepsie (J.W. McDonald, E.A. Garo­ falo, T. Hood, J.C. Sackellares, S. Gilman, P.E. McKeever, J.C. Troncoso und M.V. Johnston, Ann. Neurol. 29(5), (1991), 529; D.A. Hosford, B.J. Crain, Z. Cao, D.W. Bonhaus, A.H. Friedman, M.M. Okazaki, J.V.N.Adler und J.O. McNamara, J. Neurosci 11(2), (1991), 428; R. Dingledine, C.J. McBain, J.O. McNamara, Trends Pharmacol. Sci. 11(8), (1990), 334; S.C. Pedder, R.1. Wilcox, J.M. Tuchek, D.D. Johnson und R.D. Crawford, Eur. J. Pharmacol. 175(1), (1990)) ebenfalls mit Glutamat-Rezeptoren vom Typ AMPA/KA verbunden sind. So wurde bereits von Difazio et al., Neurology 42(2) (1992), 402, eine Untersuchung veröffentlicht, die eine Behandlungsmöglichkeit der Parkinson′schen Krankheit mit AMPA/KA-Rezeptor-Antagoni­ sten belegt.The synaptic transmission of excitation in the central nervous system of mammals (CNS) is predominantly caused by glutamate AMPA / KA-type receptor channels (α-amino-hydroxy-5-methyl-4- Isoxazole propionate / kainate type) mediated (Collingridge, G.L. and Bliss T.V.P. (1987), TINS 10, (1987), 288; Mayer, M.L., and Westbrook, G.L., Prog. Neurobiol. 28: 197-276 (1987); Monaghan et al., Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 29 (1989), 356-402). It has recently been found that various ne neurological diseases, such as B. Parkinson's disease and Alzheimer's disease (T. Klockgether, L. Turski, T. Honore, Z.M. Zhang, D.M. Gash, R. Kurlan and J.T. Green amyre, ann. Neurol. 30 (5), (1991), 717; P.A. Loschmann, K.W. Lange, M. Kunow, K.J. Rettig, P. Jahnig, T. Honore, L. Turs ki, H. Wachtel, P. Jenner and C.D. Marsden, J. Neural. Transm. Park. Dis. Dement. Sect. 3 (3), (1991), 203; D. Dewar, D.T. Chalmers, A. Shand, D.I. Graham and J. Mc Culloh, Ann. Neurol. 28 (6), (1990), 805; P.J. Harrison, A.J. Barton, A. Majlerahim and R.C. Pearson, Neuroreport 1 (2), (1990), 149) or some types of epilepsy (J.W. McDonald, E.A. Garo falo, T. Hood, J.C. Sackellares, S. Gilman, P.E. McKeever, J.C. Troncoso and M.V. Johnston, Ann. Neurol. 29 (5), (1991), 529; THERE. Hosford, B.J. Crain, Z. Cao, D.W. Bonhaus, A.H. Friedman, M.M. Okazaki, J.V.N. Adler and J.O. McNamara, J. Neurosci 11 (2), (1991), 428; R. Dingledine, C.J. McBain, J.O. McNamara, Trends Pharmacol. Sci. 11 (8), (1990), 334; S.C. Pedder, R.1. Wilcox, J.M. Tuchek, D.D. Johnson and R.D. Crawford, Eur. J. Pharmacol. 175 (1), (1990)) also with AMPA / KA-type glutamate receptors. So it was  already by Difazio et al., Neurology 42 (2) (1992), 402, a Investigation published that a treatment option Parkinson's disease with AMPA / KA receptor antagonists most occupied.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, als Arzneimittel geeignete weitere Antagonisten der Glutamat-Rezeptorkanäle vom AMPA/KA-Typ bereitzustellen. Solche Antagonisten sollten dabei möglichst auch spezifisch für bestimmte Rezeptorkanäle sein.The object of the present invention was as a medicament suitable further antagonists of the glutamate receptor channels AMPA / KA type. Such antagonists should if possible also specifically for certain receptor channels his.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß Joro Spider Toxin (JSTX), das Toxin der Spinne Nephila clavata, sowie die nah verwandten Athropoden-Toxine NSTX und Argiotoxin als Antagonisten der synaptischen Erregungsüber­ tragung und von Glutamat-vermittelten Strömen in verschiede­ nen Typen von Neuronen (Kawai, N., Miwa, A., Saito, M., Pan- Hou, H.S., Yoshioka, M., J. Physiol. 79, 228-231 (1984); Kawai, N., Niwa, A., Abe, T., Brain Res. 247, 169-171 (1982); Kawai, N., J. Toxicol.-Toxin Rev. 10 (2), 131-167 (1991); Akaike, N., Kawai, N., Kiskin, N.I., Kljuchko, E.M., Krishtal, O.A., Tsyndrenko, A.Y., Neurossci. Letters, Vol. 79, 326-330 (1987); Saito, M., Sahara, Y., Miwa, A., Shimazaki, K., Najima, T., Kawai N., Brain Res. 481, 16-24 (1989); Ajima, A., Hensch, T., Kado, R.T., Ito, M., Neurosci. Res. 12, 281-286 (1991); Usherwoood, R.N.R. Excitatory Amino Acids, New York (1991)) wirken und dabei Kainat-vermittelte Reaktionen verschiedener Untereinheiten eines in Xenopus Oocyten exprimierten Glutamat-Rezeptorkanals blockieren. Die reversible Blockierung durch JSTX, NSTX und Argiotoxin ist spezifisch für Untereinheiten bzw. Untereinheitskombinationen mit einer rektifizierenden Strom-Spannungsbeziehung, nämlich GluR1, GluR3, GluR4 und GluR1,3. Diese Untereinheiten oder Untereinheitskombinationen sind stark kalziumpermeabel.In the context of the present invention it was found that Joro Spider Toxin (JSTX), the toxin of the Nephila spider clavata, as well as the closely related Athropod toxins NSTX and Argiotoxin as an antagonist of synaptic excitation transmission and of glutamate-mediated currents in various types of neurons (Kawai, N., Miwa, A., Saito, M., Pan- Hou, H.S., Yoshioka, M., J. Physiol. 79: 228-231 (1984); Kawai, N., Niwa, A., Abe, T., Brain Res. 247, 169-171 (1982); Kawai, N., J. Toxicol. Toxin Rev. 10 (2), 131-167 (1991); Akaike, N., Kawai, N., Kiskin, N.I., Kljuchko, E.M., Krishtal, O.A., Tsyndrenko, A.Y., Neurossci. Letters, vol. 79: 326-330 (1987); Saito, M., Sahara, Y., Miwa, A., Shimazaki, K., Najima, T., Kawai N., Brain Res. 481, 16-24 (1989); Ajima, A., Hensch, T., Kado, R.T., Ito, M., Neurosci. Res. 12: 281-286 (1991); Usherwoood, R.N.R. Excitatory amino Acids, New York (1991)) act and thereby mediate kainate Reactions of different subunits one in Xenopus Block oocyte-expressed glutamate receptor channel. The reversible blocking by JSTX, NSTX and argiotoxin specifically for subunits or subunit combinations with a rectifying current-voltage relationship, namely GluR1, GluR3, GluR4 and GluR1,3. These subunits or Subunit combinations are highly calcium permeable.

Die Blockierung erfolgt bereits bei submikromolaren Konzen­ trationen der erfindungsgemäß verwendeten Toxine in den durchgeführten Experimenten. Es ist außerdem festgestellt worden, daß eine Veränderung in einer einzigen Aminosäure in der membrandurchdringenden Region M2 der Rezeptorkanäle (Hollmann, M., O′Shea-Greenfield, A., Rogers, S.W., Heine­ mann, S., Nature 342, 643 (1989); Boulter, J., Hollmann, M., O′Shea-Greenfield, A., Hartley, M., Deneris, E., Maron, C., Heinemann, S., Science 249, 1033 (1990); Keinänen, K., Wisden, W., Sommer, B., Werner, P., Herb, A., Verdoorn, T.A., Sakmann, B., Seeburg, P.H., Science 249, 556 (1990); Nakanishi, N., Schneider, N.A., Axel, R., Neuron 5, 569-581 (1990); Bettler, B., Egebjerg, J., Sharma, G., Hermans-Borg­ meyer, I., Moll, C., Stevens, C.F., Heinemann, S., Neuron 8, 257-265 (1992); Egebjerg, J. Bettler, B. Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991)) zu einer Ver­ änderung der Form der Stromspannungskurve und damit auch zu einer Veränderung der Blockierbarkeit durch die Toxine führt. Auch die Kalziumpermeabilität ist davon betroffen. Die bloc­ kierende Wirkung von JSTX, NSTX und Argiotoxin ist reversibel und nicht kompetitiv gegenüber Kainat im Hinblick auf die Bindungsstelle des Antagonisten.The blocking already takes place with submicromolar concentrations trations of the toxins used according to the invention in the  carried out experiments. It is also noted been that a change in a single amino acid in the membrane-penetrating region M2 of the receptor channels (Hollmann, M., O'Shea-Greenfield, A., Rogers, S.W., Heine Mann, S., Nature 342: 643 (1989); Boulter, J., Hollmann, M., O'Shea-Greenfield, A., Hartley, M., Deneris, E., Maron, C., Heinemann, S., Science 249, 1033 (1990); Keinänen, K., Wisden, W., Sommer, B., Werner, P., Herb, A., Verdoorn, T.A., Sakmann, B., Seeburg, P.H., Science 249, 556 (1990); Nakanishi, N., Schneider, N.A., Axel, R., Neuron 5, 569-581 (1990); Bettler, B., Egebjerg, J., Sharma, G., Hermans-Borg meyer, I., Moll, C., Stevens, C.F., Heinemann, S., Neuron 8, 257-265 (1992); Egebjerg, J. Bettler, B. Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991)) to a ver Change in the shape of the voltage curve and thus also to leads to a change in the blockability by the toxins. Calcium permeability is also affected. The bloc The effect of JSTX, NSTX and argiotoxin is reversible and not competitive with Kainat in terms of Binding site of the antagonist.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die Ver­ wendung eines Toxins aus der Gruppe Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX und Argiotoxin zur Hemmung oder Verlangsa­ mung der glutamat-induzierten synaptischen Erregungsübertra­ gung im zentralen Nervensystem von Säugern. Aufgrund ihrer Spezifität für spezielle Untereinheiten oder Untereinheits­ kombinationen von Glutamat-Rezeptorkanälen sind die erfin­ dungsgemäß verwendeten Toxine klinisch wertvolle Arzneistof­ fe, die es ermöglichen, die Erregungswirkung in spezifischen neuronalen Populationen des zentralen Nervensystems zu redu­ zieren.An object of the present invention is therefore the Ver use of a toxin from the group Joro Spider Toxin (JSTX), Spider toxin NSTX and argiotoxin for inhibition or slowdown of glutamate-induced synaptic excitation transmission in the central nervous system of mammals. Because of your Specificity for special subunits or subunits combinations of glutamate receptor channels are the inventions According to the toxins used clinically valuable drug fe, which allow the excitation effect in specific to reduce neuronal populations of the central nervous system adorn.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Toxins aus der Gruppe Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX und Argiotoxin zur pharmakologi­ schen Unterscheidung verschiedener Unterarten von Glutamat- Rezeptorkanälen vom AMPA/KA-Typ. Aufgrund der Spezifität für bestimmte Untereinheiten wie oben bereits ausgeführt, können JSTX, NSTX und Argiotoxin auch bei der Erforschung und Cha­ rakterisierung weiterer Rezeptoren Anwendung finden.Another object of the present invention is Use of a toxin from the Joro Spider Toxin group (JSTX), Spider Toxin NSTX and Argiotoxin for pharmacological differentiation of different subspecies of glutamate  AMPA / KA type receptor channels. Because of the specificity for certain subunits, as stated above, can JSTX, NSTX and Argiotoxin also in research and cha characterization of other receptors.

Die funktionellen Eigenschaften der AMPA/KA-Rezeptorkomplexe hängen entscheidend von ihrer Zusammensetzung aus Unterein­ heiten ab (M. Hollmann et al. Nature 342, (1989), 643; Holl­ mann, M., Hartley, M., und Heinemann, S., Science 252, (1991), 851-853; K. Keinänen et al., Science 249, (1990), 556; J. Boulter et al., Science 249, (1990), 1033; Nakanishi, N., Shneider, N.A. und Axel, R. Neuron 5, (1990), 569-581). So wurde beispielsweise festgestellt, daß AMPA/KA-Rezeptoren, welche die Untereinheit GluR2 enthalten, eine lineare Strom­ spannungsbeziehung zeigen und eine niedrige Kalziumpermeabi­ lität aufweisen, wogegen rekombinante Rezeptoren, welche hergestellt wurden aus den Untereinheiten GluR1 und GluR3 oder die Untereinheiten-Kombination GluR1,3 eine nach innen rektifizierende Stromspannungsbeziehung aufweisen und eine hohe Permeabilität für Kalziumionen zeigen (Egebierg, J. Bettler, B., Hermans-Borgmeyer, I. und Heinemann, S. Nature 351 (1991), 745-748; Hume, R.I., Dingledine, R. und Heine­ mann, S., Science 253, (1991), 1028-1031; Burnashev, N. Monyer, H., Seeburg, P. und Sakmann, B., Neuron Vol. 8 (1992), 189 198). Trotz dieser starken funktionellen Unter­ schiede sind alle Untereinheitskombinationen der AMPA/KA- Rezeptoren sehr sensitiv gegen Chinoxalindione, z. B. 6-Cyano- 7-Nitroquinoxalin-2,3-dion, CNQX, die am besten bekannten spezifischen Antagonisten der glutamatergenen synaptischen Erregungsübertragung im Gehirn (T. Honore, S.N. Davies, J. Dreyer, E.J. Fletcher, P. Jacobson, D. Lofge und F.E. Niel­ sen, Science 241, (1988), 701). Demgegenüber ermöglicht die Verwendung von JSTX als Antagonist eine Unterscheidung der verschiedenen Rezeptoruntereinheiten.The functional properties of the AMPA / KA receptor complexes depend crucially on their composition from one another divisions (M. Hollmann et al. Nature 342, (1989), 643; Holl mann, M., Hartley, M., and Heinemann, S., Science 252, (1991), 851-853; K. Keinänen et al., Science 249, (1990), 556; Boulter, J. et al. (1990) Science 249: 1033; Nakanishi, N., Shneider, N.A. and Axel, R. Neuron 5, (1990), 569-581). For example, it was found that AMPA / KA receptors, which contain the subunit GluR2, a linear current show tension and a low calcium permeabi lity, whereas recombinant receptors which were produced from the sub-units GluR1 and GluR3 or the subunit combination GluR1,3 one inside have rectifying current-voltage relationship and a show high permeability for calcium ions (Egebierg, J. Bettler, B., Hermans-Borgmeyer, I. and Heinemann, S. Nature 351: 745-748 (1991); Hume, R.I., Dingledine, R. and Heine mann, S., Science 253, (1991), 1028-1031; Burnashev, N. Monyer, H., Seeburg, P. and Sakmann, B., Neuron Vol. 8 (1992), 189 198). Despite this strong functional sub All subunit combinations of the AMPA / KA Receptors very sensitive to quinoxalinediones, e.g. B. 6-cyano 7-nitroquinoxaline-2,3-dione, CNQX, the best known specific antagonists of glutamatergenic synaptic Transmission of excitation in the brain (T. Honore, S.N. Davies, J. Dreyer, E.J. Fletcher, P. Jacobson, D. Lofge and F.E. Niel sen, Science 241, (1988), 701). In contrast, the Using JSTX as an antagonist to differentiate the different receptor subunits.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde also festgestellt, daß JSTX, NSTX und Argiotoxin potente untereinheitsspezifi­ sche Antagonisten für verschiedene AMPA/KA-Rezeptor-Unterein­ heiten bzw. Untereinheitskombinationen und zwar von hoch Kalzium-permeablen Rezeptorkanälen sind. Sie binden mit hoher Affinität an eine Stelle des Rezeptorkomplexes, die verschie­ den ist von der Bindungsstelle von klassischen AMPA/KA-Rezep­ tor-Agonisten, wie Kainat oder Glutamat.In the context of the present invention, it was found that JSTX, NSTX and argiotoxin are potent subunit specific  antagonists for different AMPA / KA receptor subunits units or subunit combinations, namely from high Calcium permeable receptor channels are. You bind with high Affinity to a site in the receptor complex that differs that is from the binding site of classic AMPA / KA recipes tor agonists such as kainate or glutamate.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwen­ dung eines Toxins aus der Gruppe JSTX, NSTX und Argiotoxin zur Hemmung hoch Kalzium-permeabler AMPA/KA-Rezeptorkanäle.Another object of the invention is therefore the use Formation of a toxin from the group JSTX, NSTX and argiotoxin to inhibit high calcium permeable AMPA / KA receptor channels.

Auf den oben genannten Wirkungen und der Tatsache, daß AMPA/KA-Rezeptoren bei verschiedenen neurologischen Krankhei­ ten eine wichtige Rolle spielen, basiert ein wiederum weite­ rer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, nämlich ein Arz­ neimittel zur Behandlung von Erkrankungen des zentralen Ner­ vensystems, welches als wirksames Agens mindestens ein Toxin aus der Gruppe JSTX, NSTX und Argiotoxin zusammen mit übli­ chen pharmazeutischen Träger- und Hilfsstoffen enthält.On the above effects and the fact that AMPA / KA receptors in various neurological diseases play an important role rer object of the present invention, namely a doctor Needy for the treatment of diseases of the central ner vensystems, which as an effective agent has at least one toxin from the group JSTX, NSTX and argiotoxin together with übli Chen contains pharmaceutical carriers and auxiliary substances.

Die folgenden Beispiele erläutern in Verbindung mit den Figu­ ren die Erfindung weiter.The following examples explain in connection with the Figu ren the invention further.

Fig. 1 zeigt die Ergebnisse des Experiments zur Blockierung der AMPA/KA-Kanal-Untereinheitskombination GluR1 durch JSTX. Fig. 1 shows the results of the experiment for blocking the AMPA / KA-channel subunit combination GluR1 through JSTX.

Fig. 2 in Verbindung mit Tabelle 1 zeigt sowohl schematisch das experimentelle Protokoll als auch die experimentellen Ergebnisse der Wirkung von JSTX auf verschiedene Rezeptor- Kanal-Untereinheiten. Figure 2 in conjunction with Table 1 shows both the experimental protocol and the experimental results of the effect of JSTX on different receptor channel subunits.

Fig. 3a zeigt einen Vergleich der Aminosäuresequenzen der Glutamat-Rezeptor-Untereinheiten GluR1-GluR6 in der vermutli­ chen, die Membran durchdringenden Region M2. FIG. 3a shows a comparison of the amino acid sequences of the glutamate receptor subunits GluR1-GluR6 in the presumable region M2 that penetrates the membrane.

Fig. 3b und c zeigen, daß die Wildtyp-Rezeptorkombination GluR1,3 durch JSTX blockiert wird, eine mutierte Rezeptorkom­ bination GluR1,3 (Q590R) dagegen nicht. Fig. 3b and c show that the wild type receptor combination GluR1,3 is blocked by JSTX, a mutated Rezeptorkom GluR1,3 (Q590R) was not bination.

BeispieleExamples

Herstellung und Kultivierung von Xenopus Oocyten erfolgte wie von Methfessel et al., Pflügers Arch. 407, (1986), 577 be­ schrieben. Kurz zusammengefaßt wurden Oocyten von Fröschen entfernt und am selben Tag mit zwei ng cRNA kodierend für die verschiedenen Rezeptoruntereinheiten, Untereinheitskombina­ tionen oder -mutanten injiziert. Einen Tag später wurden Oocyten in Kollagenase (Clostridiopeptidase A) von Clostri­ dium histolyticum Typ I (Sigma, BRD) 1 bis 4 Std. inkubiert und verbleibende Follikelzellschichten von Hand gehäutet. Nach zwei bis drei Tagen wurden die gehäuteten Oocyten für Experimente verwendet.The preparation and cultivation of Xenopus oocytes was carried out as von Methfessel et al., Pflügers Arch. 407, (1986), 577 be wrote. Frog oocytes were briefly summarized removed and on the same day with two ng cRNA coding for the different receptor subunits, subunit combination cations or mutants injected. A day later Oocytes in collagenase (Clostridiopeptidase A) from Clostri dium histolyticum type I (Sigma, FRG) incubated for 1 to 4 hours and remaining layers of follicular cells skinned by hand. After two to three days, the skinned oocytes were made for Experiments used.

Strommessungen wurden durchgeführt unter Verwendung des 2- Elektroden-Spannungsklemmen-Systems Turbo Tech 01C ("npi electronic", Tamm, BRD). Während der Messungen wurde die Aufzeichnungskammer kontinuierlich mit Salzlösungen gespült und auf Raumtemperatur (21-24°C) gehalten. Normale Salzlösung enthielt: NaCl 115 mM, KCl 2,5 mM, CaCl2 1,8 mM, 10 mM HEPES (pH 7,2, NaOH). Spüllösungen enthielten außerdem 150 µM Niflusäure (Sigma, BRD) um die Zwischenkomponente von intrin­ sischen Ca2+ aktivierten Chloridströmen in Xenopus Oocyten zu blockieren. Die Aufzeichnungselektroden bestanden aus feinen Glaspipetten (1-2 MOhm) gefüllt mit 2 M KCl. Die Signale wurden bei 0,1-5 KHz mit einem 8-Pol Bessel Filter (Fre­ quency Devices, MA, USA) gefiltert und auf Videobändern durch ein PCM/VCR-Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet (Instrutech, NY, USA). Die für die Analyse verwendete Software wurde ent­ weder von Instrutech oder Luigs und Neumann (Rattingen, BRD) erhalten. Current measurements were carried out using the 2-electrode voltage terminal system Turbo Tech 01C ("npi electronic", Tamm, FRG). During the measurements, the recording chamber was continuously rinsed with saline solutions and kept at room temperature (21-24 ° C). Normal saline contained: NaCl 115mM, KCl 2.5mM, CaCl 2 1.8mM, 10mM HEPES (pH 7.2, NaOH). Flushing solutions also contained 150 µM nifluic acid (Sigma, FRG) to block the intermediate component of intrinsic Ca 2+ activated chloride streams in Xenopus oocytes. The recording electrodes consisted of fine glass pipettes (1-2 MOhm) filled with 2 M KCl. The signals were filtered at 0.1-5 KHz with an 8-pole Bessel filter (Freqency Devices, MA, USA) and recorded on video tapes by a PCM / VCR recording medium (Instrutech, NY, USA). The software used for the analysis was either obtained from Instrutech or Luigs and Neumann (Rattingen, FRG).

Beispiel 1example 1 Blockierung von Kainat-vermittelten Strömen durch AMPA/KA- Rezeptorkanäle vom Typ GluR1 durch JSTXBlocking Cainate-Mediated Currents by AMPA / KA- Receptor channels of type GluR1 through JSTX

Fig. 1a zeigt die chemische Struktur des Joro Spider Toxins, das in seiner synthetischen Form (RBI, Natick, MA, USA) für die Experimente in dieser Patentanmeldung verwendet wurde. Fig. 1b zeigt Kainat-induzierte Ströme, die gemessen wurden in der Zwei-Elektroden-Spannungsklemmenkonfiguration während Verabreichung von 300 µM Kainat (KA; links) und 300 µM Kainat, 0,5 µM JSTX (KA, JSTX; rechts). Die Verabreichung der Droge erfolgte durch schnelle Perfusion im Bad, was zu einem kompletten Wechsel der Badlösung innerhalb von 3 Sekunden führte. Das Membranpotential wurde bei -100 mV während des Experiments gehalten. Fig. 1c zeigt Dosiswirkungskurven für den Rezeptor GluR1. Für dieses Experiment wurde JSTX in stei­ genden Konzentrationen beginnend mit 10 nM bis zu einem Maxi­ mum von 1 µM angewandt. Der blockierende Effekt wurde 3 Minuten nach der JSTX-Anwendung bestimmt. Die resultierende Dosiswirkungskurve wurde nach der Methode der kleinsten Quadrate angepaßt, woraus sich eine halbmaximale Inhibition IC50 von 40 nM und ein Hill-Coeffizient H=0,98 für dieses Experiment ergab. Figure 1a shows the chemical structure of the Joro spider toxin used in its synthetic form (RBI, Natick, MA, USA) for the experiments in this patent application. Figure 1b shows kainate-induced currents measured in the two-electrode voltage clamp configuration during administration of 300 µM kainate (KA; left) and 300 µM kainate, 0.5 µM JSTX (KA, JSTX; right). The drug was administered by rapid perfusion in the bath, which led to a complete change of bath solution within 3 seconds. The membrane potential was kept at -100 mV during the experiment. Fig. 1c shows dose-response curves for the receptor GluR1. For this experiment JSTX was used in increasing concentrations starting with 10 nM up to a maximum of 1 µM. The blocking effect was determined 3 minutes after JSTX application. The resulting dose-response curve was adjusted using the least squares method, which resulted in a half-maximum inhibition IC 50 of 40 nM and a Hill coefficient H = 0.98 for this experiment.

Fig. 1d zeigt die Dosiswirkungskurven für Kainat (10 µM-1mM, GluR1) in Abwesenheit (Kontrolle) und Anwesenheit von 0,2 µM JSTX. Der maximale Kainat-induzierte Strom wurde reduziert in Anwesenheit des Toxins, jedoch waren die 1C50-Werte im wesentlichen unbeeinflußt (Kontrolle: IC50= 29 µM; 0,2 µM JSTX: IC50= 20 µM). Fig. 1d shows the dose-response curves for kainate (10 uM 1 mM, GluR1) in the absence (control) and presence of 0.2 uM JSTX. The maximum kainate-induced current was reduced in the presence of the toxin, but the 1C 50 values were essentially unaffected (control: IC 50 = 29 µM; 0.2 µM JSTX: IC 50 = 20 µM).

Fig. 1e zeigt den blockierenden Effekt von JSTX auf eine Oocyte, die den AMPA/KA-Rezeptor GluR1 exprimiert. Die Kon­ trollspur (links) zeigt die charakteristische, nicht-desensi­ bilisierende Stromantwort, die durch Anwendung von Kainat auf eine Oocyte, an die eine Spannung von -100 mV angelegt wurde, erhalten wurde. Zugabe von JSTX zu dem Kainat-enthaltenden Perfusionsmedium bewirkte eine Blockierung (rechte Spur von Fig. 1b), die sich über einen Zeitraum von mehreren Minuten entwickelte. Eine ähnliche langsame Entwicklung der Blockie­ rung wurde in Oocyten beobachtet, die vorinkubiert wurden in Toxin enthaltendem Medium einige Minuten vor der Zugabe von Kainat, was in Übereinstimmung ist mit der früheren Annahme, daß die Blockierung anwendungsabhängig ist (Priestley, T., Woodruff, G.N., Kemp, J.A., Br.J.Pharmacol. 97, 1315-1323 (1989)). In Oocyten, die bei negativen Spannungen gehalten wurden, war die JSTX-Blockierung nur teilweise reversibel (weniger als 60% Erholung nach 5 Minuten kontinuierlicher Perfusion mit Kontrollösung). Eine effektivere Erholung (80 bis 95% des Kontrollwertes) wurde erhalten, wenn die Oocyte an eine Spannungsquelle mit 0 mV 60 Sekunden in Anwesenheit von Kainat angeschlossen wurde, was auf eine Spannungsabhän­ gigkeit der blockierenden Wirkung von JSTX schließen läßt (Priestley, T., Woodruff, G.N., Kemp, J.A., Br.J.Pharmacol. 97, 1315-1323 (1989)). Weitere Eigenschaften der JSTX- Blockierung sind in den Fig. 1c und 1d gezeigt. Fig. 1c zeigt die hohe Affinität der Toxinblockierung. Die Konzentra­ tion, die 50% der Kainat-vermittelten Stromantwort (IC50) durch GluR1 inhibierte, war ungefähr 40 nM JSTX. Figure 1e shows the blocking effect of JSTX on an oocyte that expresses the AMPA / KA receptor GluR1. The control trace (left) shows the characteristic, non-desensitizing current response obtained by applying kainate to an oocyte to which a voltage of -100 mV was applied. Addition of JSTX to the perfusion medium containing kainate caused a block (right lane of Fig. 1b) that developed over a period of several minutes. A similar slow block development was observed in oocytes preincubated in toxin-containing media a few minutes before the addition of kainate, which is consistent with the earlier assumption that the block is application-dependent (Priestley, T., Woodruff, GN , Kemp, JA, Br. J. Pharmacol. 97, 1315-1323 (1989)). In oocytes maintained at negative voltages, JSTX blocking was only partially reversible (less than 60% recovery after 5 minutes of continuous perfusion with control solution). A more effective recovery (80 to 95% of the control value) was obtained when the oocyte was connected to a voltage source with 0 mV for 60 seconds in the presence of kainate, which suggests a voltage dependency of the blocking effect of JSTX (Priestley, T., Woodruff, GN, Kemp, JA, Br. J. Pharmacol. 97, 1315-1323 (1989)). Further properties of the JSTX blocking are shown in FIGS . 1c and 1d. Figure 1c shows the high affinity of toxin blocking. The concentration that inhibited 50% of the kainate-mediated current response (IC 50 ) by GluR1 was approximately 40 nM JSTX.

Fig. 1d zeigt eine Dosiswirkungsbeziehung für Kainat-vermit­ telte Ströme in der Abwesenheit (Kontrolle) und Anwesenheit von 0,2 µM JSTX. Die IC50-Werte (die Konzentration von Kainat, die eine halbmaximale Antwort hervorruft) blieben praktisch unbeeinflußt von der Anwesenheit von JSTX (Kontrol­ le - 29 µM; 0,2 µM JSTX - 20 µM; GluR1). Dies läßt annehmen, daß die JSTX-Bindungsstelle nicht mit der Agonistenbindungs­ stelle übereinstimmt. Figure 1d shows a dose response relationship for kainate-mediated currents in the absence (control) and presence of 0.2 µM JSTX. The IC 50 values (the concentration of kainate, which gives a half-maximal response) remained practically unaffected by the presence of JSTX (control - 29 µM; 0.2 µM JSTX - 20 µM; GluR1). This suggests that the JSTX binding site does not match the agonist binding site.

Analoge Effekte, wie in diesem Beispiel beschrieben, wurden unter Verwendung von NSTX und Argiotoxin erhalten. Analog effects, as described in this example, were obtained using NSTX and argiotoxin.  

Beispiel 2Example 2 Vergleich des Blockierungseffekts von JSTX auf verschiedene Rezeptor-UntereinheitskombinationenComparison of the blocking effect of JSTX on different ones Receptor subunit combinations

Die verschiedenen Rezeptorkombinationen wurden in Xenopus­ oocyten wie oben beschrieben exprimiert. Im Fall der Rezep­ torkombinationen GluR1,2 und GluR3,2 wurde die mRNA in einem Verhältnis von 1 : 10 injiziert mit einer 10fach höheren Kon­ zentration von GluR2, um die Bildung von sowohl GluR1 oder GluR3 homooligomeren Rezeptoren zu verhindern. Das Verhältnis von injizierter mRNA der mutierten Untereinheitskombinationen GluR1,3 (Q590R) war 1 : 2, für GluR3,3 (Q590R) war das Verhält­ nis 1 : 4, um eine lineare Strom-Spannungsbeziehung zu erhal­ ten. Im Fall der Rezeptortypen GluR6 (R591) und GluR6 (R691Q) wurden die Oocyten in Concanavalin A (10 mM) vorinkubiert, um einen Anstieg der Kainat-induzierten Stromantwort zu erhalten (Egebjerg, J., Bettler, B., Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991)).The different receptor combinations were in Xenopus oocytes expressed as described above. In the case of the recipe tor combinations GluR1,2 and GluR3,2, the mRNA in one Ratio of 1:10 injected with a 10 times higher con concentration of GluR2 to the formation of either GluR1 or To prevent GluR3 homooligomeric receptors. The relationship of injected mRNA of the mutant subunit combinations GluR1.3 (Q590R) was 1: 2, for GluR3.3 (Q590R) the ratio was nis 1: 4 to get a linear current-voltage relationship In the case of the receptor types GluR6 (R591) and GluR6 (R691Q) the oocytes were pre-incubated in Concanavalin A (10 mM) to to get an increase in the kainate-induced current response (Egebjerg, J., Bettler, B., Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351: 745-748 (1991)).

Fig. 2 und Tabelle 1 zeigen die Untereinheitspezifität der JSTX-Blockierung. Rezeptoren, die zusammengesetzt sind aus den Untereinheiten GluR1, GluR3, GluR4 und die Untereinheits­ kombination GluR1,3 wurden durch das Toxin mit einer Affini­ tät im nanomolaren Konzentrationsbereich blockiert. Dagegen wurden die Kombinationen GluR1,2 (mRNA-Verhältnis 1 : 10), GluR3,2 (1 : 10) und GluR6 nicht blockiert durch Konzentratio­ nen bis zu 1 mM JSTX (Tabelle 1). Fig. 2 vergleicht den Effekt von 0,5 mM JSTX auf Kainat hervorgerufene Ströme für die Rezeptoren GluR3 und GluR1,2. Die Dosiswirkungskurve der JSTX-Blockierung für GluR3 ist im unteren Bereich von Fig. 2a gezeigt. Die IC50-Werte für JSTX wurden mit 50 nM gemessen (n=4). Es existierte eine klare Korrelation zwischen JSTX- sensitiven und nicht-sensitiven AMPA/KA-Rezeptorkombinationen und der Form ihrer Strom-Spannungskurven (Tabelle 1). Alle Untereinheitskombinationen mit einer nach innen gerichteten rektifizierenden Strom-Spannungsbeziehung wurden durch nano­ molare Konzentrationen von JSTX blockiert, während Rezeptor­ kombinationen mit einer linearen Strom-Spannungsbeziehung nicht durch solche niedrigen Konzentrationen des Toxins be­ einflußt wurden. Ähnliche Untereinheits-spezifische Effekte konnten erhalten werden mit Argiotoxin, NSTX und dem synthetischen JSTX-Analogon Naphthylspermin (Naspm). Figure 2 and Table 1 show the subunit specificity of JSTX blocking. Receptors that are composed of the subunits GluR1, GluR3, GluR4 and the subunit combination GluR1,3 were blocked by the toxin with an affinity in the nanomolar concentration range. In contrast, the combinations GluR1.2 (mRNA ratio 1:10), GluR3.2 (1:10) and GluR6 were not blocked by concentrations up to 1 mM JSTX (Table 1). Figure 2 compares the effect of 0.5mM JSTX on kainate-induced currents for the GluR3 and GluR1,2 receptors. The dose response curve of the JSTX blocking for GluR3 is shown in the lower area of Fig. 2a. The IC 50 values for JSTX were measured at 50 nM (n = 4). There was a clear correlation between JSTX-sensitive and non-sensitive AMPA / KA receptor combinations and the shape of their current-voltage curves (Table 1). All subunit combinations with an inward rectifying current-voltage relationship were blocked by nano-molar concentrations of JSTX, while receptor combinations with a linear current-voltage relationship were not affected by such low concentrations of the toxin. Similar subunit-specific effects could be obtained with argiotoxin, NSTX and the synthetic JSTX analogue naphthyl spermine (Naspm).

In Fig. 2 werden desweiteren gezeigt: im oberen Bereich der Fig. 2a: Kontrollspuren (300 μM Kainat) und Spuren, welche erhalten wurden unter Anwendung von 300 μM Kainat, 0,5 μM JSTX für Rezeptor GluR3. Die Ströme wurden zu 90% blockiert durch Anwendung von 0,5 μM Toxin. Der untere Bereich zeigt, wie bereits oben angesprochen, die gemittelten Dosiswirkungs­ kurven für Rezeptor GluR3. Jeder Datenpunkt repräsentiert im Mittel 4 Experimente; die Stromwerte wurden auf ihre Kon­ trollantwort normalisiert (0 μM JSTX). Fig. 2b zeigt im oberen Teil Kainat-induzierte Ströme vor und nach Anwendung von 0,5 μM JSTX auf einen Oocyten, der die Rezeptorunterein­ heitskombination GluR1,2 exprimiert. Um die Bildung von GluR1 Homooligomer zu unterdrücken, wurde die Untereinheitskombina­ tion GluR1,2 gemäß einem mRNA-Verhältnis GluR1:GluR2 von 1 : 10 exprimiert. Der untere Bereich von Fig. 2b zeigt die gemit­ telten Stromantworten, welche erhalten wurden für die Unter­ einheitskombination GluR1,2 (n=6) nach JSTX-Anwendung. Der kleine Rückgang der Stromantworten kann leicht erklärt werden durch einen allgemeinen "run down" der Stromantwort und wurde auch in Abwesenheit des Toxins beobachtet. FIG. 2 also shows: in the upper region of FIG. 2a: control traces (300 μM kainate) and traces which were obtained using 300 μM kainate, 0.5 μM JSTX for receptor GluR3. The currents were blocked 90% using 0.5 µM toxin. The lower area shows, as already mentioned above, the mean dose-response curves for receptor GluR3. Each data point represents an average of 4 experiments; the current values were normalized to their control response (0 μM JSTX). FIG. 2b shows in the upper part kainate-induced currents before and after application of 0.5 μM JSTX to an oocyte which expresses the GluR1.2 receptor subunit combination. In order to suppress the formation of GluR1 homooligomer, the subunit combination GluR1.2 was expressed according to a mRNA ratio GluR1: GluR2 of 1:10. The lower area of FIG. 2b shows the mean current responses which were obtained for the subunit combination GluR1.2 (n = 6) after JSTX application. The small decrease in current responses can easily be explained by a general "run down" of the current response and was also observed in the absence of the toxin.

Tabelle 1 Table 1

Beispiel 3Example 3 Eine Aminosäure ist bestimmend für die untereinheitspezifi­ sche JSTX-BlockierungAn amino acid is decisive for the subunit specific JSTX blocking

Fig. 3 zeigt den Vergleich der Aminosäuresequenzen von Glutamat-Rezeptoruntereinheiten GluR1-GluR6 in der angenom­ menen, die Membran durchdringenden Region M2 ( Hollmann, M., O′Shea-Greenfield, A., Rogers, S.W., Heinemann, S., Nature 342, 643 (1989); Boulter, J., Hollmann, M., O′Shea-Green­ field, A., Hartley, M., Deneris, E., Maron, C., Heinemann, S., Science 249, 1033 (1990); Keinänen, K., Wisden, W., Sommer, B., Werner, P., Herb, A., Verdoorn, T.A., Sakmann, B., Seeburg, P.H., Science 249, 556 (1990); Nakanishi, N., Schneider, N.A., Axel, R., Neuron 5, 569-581 (1990); Bettler, B., Egebjerg, J., Sharma, G., Hermans-Borgmeyer, I., Moll, C., Stevens, C.F., Heinemann, S., Neuron 8, 257-265 (1992); Egebjerg, J. Bettler, B. Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991)). Die Aminosäuresequenz in dieser Region ist hochkonserviert in den Rezeptoruntereinhei­ ten GluR1-GluR4, die zu einer Glutamat-Rezeptorunterfamilie gehören. Die Sequenz von GluR6 ist weniger konserviert, da GluR6 zu einer anderen Rezeptorunterfamilie gehört (Egebjerg, J., Bettler, B., Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991); Bettler, B., Egebjerg, J., Sharma, G., Hermans-Borgmeyer, I., Moll, C., Stevens, C.F., Heinemann, S., Neuron 8, 257-265 (1992); Egebierg, J., Bettler, B., Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991)). Durch Anwendung von gerichteter Mutagenese konnte gezeigt werden, daß der Austausch einer einzigen Aminosäure in der Membran-durchdringenden Region M2 verantwortlich ist für die Form der Stromspannungskurve, und in einigen, jedoch nicht allen Glutamat-Rezeptoren, diese die Kalziumpermeabili­ tät der Glutamat-Rezeptorkanäle reguliert (Hume, R.I., Ding­ ledine, R., Heinemann, S.F., Science 253, 1028-1031 (1991); Verdoorn, T.A., Burnashev, N., Monyer, H., Seeburg, P.H., Sakmann, B., Science 252, 1715-1718 (1991); Egebjerg, J. and Heinemann, S., PNAS, in press; Dingledine, R., Hume, R.I., Heinemann, S., J. Neurosci. 12, 4080-4087 (1992)). GluR2, die Untereinheit, welche in Coexpression mit GluR1 oder GluR3 einen Rezeptor mit einer linearen Stromspannungsbeziehung erzeugt, enthält die positiv geladene Aminosäure Arginin (Arg, R) an Position 586. Wird diese Aminosäure durch die neutrale Aminosäure Glutamin (Gln, Q) ersetzt, resultiert dies in einer Rezeptorkombination GluR1,2 (R586Q) mit einer rektifizierenden anstelle einer linearen Stromspannungskurve. Entsprechend führt der Wechsel der Aminosäure Arginin in Glutamin an der analogen Position in der Rezeptoruntereinheit GluR3 zu einer Rezeptormutante mit einer linearen anstelle von einer rektifizierenden Strom-Spannungsbeziehung. Es wurde untersucht, ob diese Aminosäureposition auch verantwortlich ist für die JSTX-Blockierung. Fig. 3 shows the comparison of the amino acid sequences of glutamate receptor subunits GluR1-GluR6 in the assumed, membrane-penetrating region M2 (Hollmann, M., O'Shea-Greenfield, A., Rogers, SW, Heinemann, S., Nature 342, 643 (1989); Boulter, J., Hollmann, M., O'Shea-Green field, A., Hartley, M., Deneris, E., Maron, C., Heinemann, S., Science 249, 1033 (1990); Keinänen, K., Wisden, W., Sommer, B., Werner, P., Herb, A., Verdoorn, TA, Sakmann, B., Seeburg, PH, Science 249, 556 (1990) ; Nakanishi, N., Schneider, NA, Axel, R., Neuron 5, 569-581 (1990); Bettler, B., Egebjerg, J., Sharma, G., Hermans-Borgmeyer, I., Moll, C ., Stevens, CF, Heinemann, S., Neuron 8, 257-265 (1992); Egebjerg, J. Bettler, B. Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991) ). The amino acid sequence in this region is highly conserved in the GluR1-GluR4 receptor subunits, which belong to a glutamate receptor subfamily. The sequence of GluR6 is less conserved because GluR6 belongs to another receptor subfamily (Egebjerg, J., Bettler, B., Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991); Bettler, B., Egebjerg, J., Sharma, G., Hermans-Borgmeyer, I., Moll, C., Stevens, CF, Heinemann, S., Neuron 8, 257-265 (1992); Egebierg, J., Bettler , B., Hermans-Borgmeyer, I., Heinemann, S., Nature 351, 745-748 (1991)). By using directed mutagenesis, it could be shown that the exchange of a single amino acid in the membrane-penetrating region M2 is responsible for the shape of the voltage curve, and in some, but not all, glutamate receptors, this regulates the calcium permeability of the glutamate receptor channels (Hume, RI, Ding ledine, R., Heinemann, SF, Science 253, 1028-1031 (1991); Verdoorn, TA, Burnashev, N., Monyer, H., Seeburg, PH, Sakmann, B., Science 252 , 1715-1718 (1991); Egebjerg, J. and Heinemann, S., PNAS, in press; Dingledine, R., Hume, RI, Heinemann, S., J. Neurosci. 12, 4080-4087 (1992)) . GluR2, the subunit which, when coexpressed with GluR1 or GluR3, generates a receptor with a linear current-voltage relationship, contains the positively charged amino acid arginine (Arg, R) at position 586. If this amino acid is replaced by the neutral amino acid glutamine (Gln, Q) this results in a receptor combination GluR1,2 (R586Q) with a rectifying instead of a linear current-voltage curve. Accordingly, the change in the amino acid arginine to glutamine at the analog position in the receptor subunit GluR3 leads to a receptor mutant with a linear instead of a rectifying current-voltage relationship. It was examined whether this amino acid position is also responsible for the JSTX blocking.

Fig. 3b und 3c zeigen, daß die Wildtyp-Rezeptorkombination GluR1,3 durch das Toxin blockiert wurde, jedoch die Rezeptor­ mutantenkombination GluR1,3 (Q590R) nicht beeinflußt war. Diese Beobachtung befindet sich in Übereinstimmung mit der Hypothese, daß JSTX mit einer Stelle auf den AMPA/KA-Rezep­ torkanälen in Wechselwirkung tritt, die direkt mit dem Kanal verbunden ist und die Ionenpermeationseigenschaften be­ stimmt. FIG. 3b and 3c show that the wild type receptor combination GluR1,3 was blocked by the toxin, but the mutant receptor combination GluR1,3 (Q590R) was not affected. This observation is in line with the hypothesis that JSTX interacts with a location on the AMPA / KA receptor channels that is directly connected to the channel and that determines the ion permeation properties.

Im Detail ist in Fig. 3 folgendes gezeigt: Fig. 3: Schema­ tische Zeichnung der Primärstrukturen von GluRs. Die Amino­ säuresequenz der vermutlichen Transmembranregionen M2 werden gezeigt für GluR1-GluR6. Identische Aminosäuren sind einge­ rahmt, die Aminosäurepositionen, welche kritisch sind für die JSTX-Blockierung, sind mit einem Pfeil markiert. Die Amino­ säurepositionen geben die Zahl der ersten und letzten gezeig­ ten Aminosäuren an.The following is shown in detail in FIG. 3: FIG. 3: Schematic drawing of the primary structures of GluRs. The amino acid sequence of the putative transmembrane regions M2 are shown for GluR1-GluR6. Identical amino acids are framed, the amino acid positions that are critical for JSTX blocking are marked with an arrow. The amino acid positions indicate the number of the first and last amino acids shown.

Fig. 3b zeigt im oberen Bereich Stromspuren, welche indu­ ziert wurden durch 300 μM KA (links) und nach Anwendung von 300 μM KA, 0,5 μM JSTX (rechts) für die Rezeptorkombination GluR1,3. Für diese Oocyte wurde die mRNA injiziert mit einem Verhältnis von GluR1:GluR3 von 1 : 1. Im unteren Teil ist die Strom-Spannungsbeziehung der Untereinheitskombination GluR1,3 für Membranpotentiale zwischen -100 mV und +60 mV gezeigt. FIG. 3b shows in the upper area of power traces which have been decorated by indu 300 uM KA (left) and after application of 300 uM KA, 0.5 uM JSTX (right) for receptor combination GluR1,3. For this oocyte, the mRNA was injected with a ratio of GluR1: GluR3 of 1: 1. The lower part shows the current-voltage relationship of the subunit combination GluR1.3 for membrane potentials between -100 mV and +60 mV.

Fig. 3c zeigt im oberen Bereich Ströme, die erhalten wurden von Oocyten, welche die Mutantenuntereinheitskombination GluR1,3 (Q590R) (exprimiert bei einem mRNA-Verhältnis 1 : 2) nach Anwendung von 300 μM KA) links und KA, 0,5 μM JSTX (rechts) exprimieren. Im unteren Teil ist die Stromspannungs­ kurve für die Mutantenuntereinheitskombination GluR1,3 (Q590R) in Abwesenheit des Toxins gezeigt. Alle Datenpunkte in den Stromspannungskurven wurden gegenüber den Background- Strömen der Oocyten, welche kleiner als 100 nA waren, korri­ giert. Die verwendeten Aminosäure-Abkürzungen sind: A: Ala­ nin, C: Cystein, D: Aspartat, E: Glutamat, F: Phenylalanin, G: Glycin, I: Isoleucin, L: Leucin, M: Methionin, N: Aspara­ gin, P: Prolin, Q: Glutamin, R: Arginin, S: Serin, T: Threo­ nin, V: Valin, W: Tryptophan. Fig. 3c shows the upper region currents obtained from oocytes expressing the mutant subunit combination GluR1,3 (Q590R) (expressed at a mRNA ratio 1: 2) after application of 300 uM KA) left and KA, 0.5 uM Express JSTX (right). The lower part shows the voltage curve for the mutant subunit combination GluR1,3 (Q590R) in the absence of the toxin. All data points in the voltage curves were corrected for the background currents of the oocytes, which were less than 100 nA. The amino acid abbreviations used are: A: alanine, C: cysteine, D: aspartate, E: glutamate, F: phenylalanine, G: glycine, I: isoleucine, L: leucine, M: methionine, N: asparagine, P : Proline, Q: glutamine, R: arginine, S: serine, T: threonine, V: valine, W: tryptophan.

Auch zu diesem Beispiel durchgeführte parallele Versuche mit NSTX und Argiotoxin zeigen analoge Ergebnisse.Parallel experiments also carried out for this example with NSTX and argiotoxin show similar results.

Claims (4)

1. Verwendung eines Toxins aus der Gruppe Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX und Argiotoxin zur reversiblen Hemmung oder Verlangsamung der glutamatinduzierten sy­ naptischen Erregungsübertragung im zentralen Nervensy­ stem von Säugern.1. Use of a toxin from the Joro Spider Toxin group (JSTX), Spider Toxin NSTX and Argiotoxin for reversible Inhibition or slowdown of the glutamate-induced sy naptic transmission of excitation in the central nervous system stem of mammals. 2. Verwendung eines Toxins aus der Gruppe Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX und Argiotoxin zur pharmakolo­ gischen Unterscheidung verschiedener Unterarten von Glutamat-Rezeptorkanälen vom AMPA/Kainat-Typ.2. Use of a toxin from the group Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX and Argiotoxin for pharmacolo differentiation of different subspecies from AMPA / Kainate type glutamate receptor channels. 3. Verwendung eines Toxins aus der Gruppe Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX und Argiotoxin zur pharmakolo­ gischen Hemmung hoch Kalzium-permeabler AMPA/KA-Rezep­ torkanäle.3. Use of a toxin from the Joro Spider Toxin group (JSTX), Spider Toxin NSTX and Argiotoxin for pharmacolo inhibition highly calcium-permeable AMPA / KA recipe gate channels. 4. Arzneimittel zur Behandlung von Erkrankungen des zentra­ len Nervensystems, dadurch gekennzeichnet, daß es als wirksames Agens mindestens ein Toxin aus der Gruppe Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX und Argiotoxin zusammen mit üblichen pharmazeutischen Trä­ ger- und Hilfsstoffen enthält.4. Medicines for the treatment of diseases of the central len nervous system, characterized, that there is at least one toxin from the Group Joro Spider Toxin (JSTX), Spider Toxin NSTX and Argiotoxin along with usual pharmaceutical carriers contains additives and additives.
DE19924239816 1992-11-26 1992-11-26 Inhibiting glutamate-induced synaptic stimulus transfer - with specific spider toxins, for treating CNS disorders and characterisation of receptor channel sub-types Withdrawn DE4239816A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19924239816 DE4239816A1 (en) 1992-11-26 1992-11-26 Inhibiting glutamate-induced synaptic stimulus transfer - with specific spider toxins, for treating CNS disorders and characterisation of receptor channel sub-types

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19924239816 DE4239816A1 (en) 1992-11-26 1992-11-26 Inhibiting glutamate-induced synaptic stimulus transfer - with specific spider toxins, for treating CNS disorders and characterisation of receptor channel sub-types

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4239816A1 true DE4239816A1 (en) 1994-06-01

Family

ID=6473741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19924239816 Withdrawn DE4239816A1 (en) 1992-11-26 1992-11-26 Inhibiting glutamate-induced synaptic stimulus transfer - with specific spider toxins, for treating CNS disorders and characterisation of receptor channel sub-types

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4239816A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995021612A2 (en) * 1993-02-08 1995-08-17 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
WO2000001376A2 (en) * 1998-07-02 2000-01-13 Eisai Co., Ltd Pharmaceutical compositions and their uses for treatment of demyelinating disorders
US6051610A (en) * 1993-02-08 2000-04-18 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
US6211245B1 (en) 1993-02-08 2001-04-03 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
US6750244B2 (en) 1993-02-08 2004-06-15 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
US7087765B2 (en) 1995-06-07 2006-08-08 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
EP2397126A1 (en) * 2009-02-12 2011-12-21 SNU R&DB Foundation Pharmaceutical composition containing glur2-lacking ampar antagonist for preventing or treating psychiatric illnesses

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6306912B1 (en) 1993-02-08 2001-10-23 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
WO1995021612A3 (en) * 1993-02-08 1995-09-21 Nps Pharma Inc Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
US7268166B2 (en) 1993-02-08 2007-09-11 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
US6051610A (en) * 1993-02-08 2000-04-18 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
US6750244B2 (en) 1993-02-08 2004-06-15 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
US6211245B1 (en) 1993-02-08 2001-04-03 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
WO1995021612A2 (en) * 1993-02-08 1995-08-17 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
EP1123922A3 (en) * 1994-02-08 2004-01-02 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
EP1123922A2 (en) * 1994-02-08 2001-08-16 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
EP1749522A2 (en) * 1994-02-08 2007-02-07 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
EP1749522A3 (en) * 1994-02-08 2010-10-27 NPS Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
US7087765B2 (en) 1995-06-07 2006-08-08 Nps Pharmaceuticals, Inc. Compounds active at a novel site on receptor-operated calcium channels useful for treatment of neurological disorders and diseases
WO2000001376A3 (en) * 1998-07-02 2001-03-22 Eisai Co Ltd Pharmaceutical compositions and their uses for treatment of demyelinating disorders
WO2000001376A2 (en) * 1998-07-02 2000-01-13 Eisai Co., Ltd Pharmaceutical compositions and their uses for treatment of demyelinating disorders
EP2397126A1 (en) * 2009-02-12 2011-12-21 SNU R&DB Foundation Pharmaceutical composition containing glur2-lacking ampar antagonist for preventing or treating psychiatric illnesses
EP2397126A4 (en) * 2009-02-12 2012-08-15 Snu R&Db Foundation Pharmaceutical composition containing glur2-lacking ampar antagonist for preventing or treating psychiatric illnesses
US8835503B2 (en) 2009-02-12 2014-09-16 Snu R&Db Foundation Pharmaceutical composition containing GLUR2-lacking AMPAR antagonist for preventing or treating psychiatric illnesses

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69422304T3 (en) CYTOKINE ANTAGONISTS
DE69911400T2 (en) Composition-containing 5-hydroxyindole as a modulator of a nicotinic receptor
Blaschke et al. A single amino acid determines the subunit-specific spider toxin block of alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate/kainate receptor channels.
DE69836229T2 (en) COMPOSITIONS OF LOW-VOLUME-ACTIVATED CALCIUM CHANNELS AND METHOD
Colmers et al. Neuropeptide Y action in the rat hippocampal slice: site and mechanism of presynaptic inhibition
DE60100055T2 (en) New use of a class of peptide compounds for the treatment of allodynia or other types of chronic or phantom pain
DE69327402T2 (en) PREVENTION AND TREATMENT OF PERIPHERAL NEUROPATHY
DE60120104T2 (en) New use of peptide compounds in the treatment of non-neuropathic inflammatory pain
DE69627153T2 (en) COMPOSITIONS FOR ACHIEVING ANALGESIA AND INHIBITING THE PROGRESSION OF NEUROPATHIC PAIN DISEASES
DE60214846T2 (en) Use of mGLuR5 antagonists for the manufacture of medicaments for the treatment of sensitive X syndromes, autism and mental retardation
DD298412A5 (en) PROCESS FOR THE PREPARATION OF POLYPEPTIDES SUITABLE AS ANTAGONISTS OF EXCITATORY AMINO ACID NEUROTRANSMITTERS AND / OR BLOCKS OF THE CALCIUM CHANNELS
DE2832204A1 (en) AGENTS FOR THE TREATMENT OF NERVOUS DISEASES, METHOD OF ITS MANUFACTURING AND ITS USES
EP1200831B1 (en) Modulating binding site on potassium channels used for screening
DE4239816A1 (en) Inhibiting glutamate-induced synaptic stimulus transfer - with specific spider toxins, for treating CNS disorders and characterisation of receptor channel sub-types
DE60210101T2 (en) Treatment of hair follicles especially against hair loss
DE69838784T2 (en) ACID-SENSITIVE NEURONAL MAMMALAGE CHANNEL, CLONING AND APPLICATION
Hashemzadeh-Gargari et al. Histamine activates chloride conductance in motor neurons of the lobster cardiac ganglion
Haffmans et al. Differential epileptogenic potentials of selective μ and δ opiate receptor agonists
DD297652A5 (en) METHOD OF PREPARING POLYPEPTIDES USE AS BLOCKERS OF CALCIUM CHANNELS
DE69317411T2 (en) ENANTIOMERE 1-PHENYL-2- (2-PYRIDINYL) ETHYLAMINE FOR THE TREATMENT OF NEURODEGENERATIVE DISORDERS
Okada et al. Method for recording spinal reflexes in mice: effects of thyrotropin-releasing hormone, DOI, tolperisone and baclofen on monosynaptic spinal reflex potentials
DE60111525T2 (en) PEPTIDE POTENTIATION OF ACID SENSORY ION CHANNELS ON PAIN
Stringer et al. Pharmacological evidence indicating a role of GABAergic systems in termination of limbic seizures
DE4230493A1 (en) Use of Evans blue as AMPA-kainate receptor antagonists - esp. for treating CNS disorders
Vin-Christian et al. Further evidence for the involvement of SmI cortical neurons in nociception: modifications of their responsiveness over the early stage of a carrageenin-induced inflammation in the rat

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee