A maurokalcin (MCa) egy 33 aminosavból álló peptid toxin, melyről kimutatták, hogy kötődik a vázizom típusú rianodin receptorhoz (RyR1), és megváltoztatja a kalcium csatorna kapuzását. Munkánk során a MCa és pontmutánsainak ([Ala8]MCa, [Ala19]MCa, [Ala20]MCa, [Ala22]MCa, [Ala23]MCa és [Ala24]MCa) hatását vizsgáltuk mesterséges lipid kettősrétegbe épített vázizom típusú rianodin receptoron (RyR1), valamint „kapcsolt enzim assay” technikával ellenőriztük a toxinok SR Ca2+-pumpára gyakorolt hatását. Megvizsgáltuk a lantanidák közé tartozó gadolínium hatását izolált csatornán és vezikuláris preparátumon „single channel” technikával, rapid filtrációval és rianodin kötéssel. Megállapítottuk, hogy a maurokalcin és pontmutánsai által indukált szubkonduktancia állapotok (LLSS) hossza a másodperces tartományban mozog. Az események átlagos hossza valamint megjelenési gyakorisága (frekvenciája) különbözik a vizsgált mutánsok esetében annak megfelelően, hogy a mutáció hol helyezkedik el a kritikus 24-es pozíciójú aminosavhoz viszonyítva. Bizonyítottuk, hogy minél közelebb van a mutált aminosav a kritikus helyhez a LLSS állapotok hossza és frekvenciája és ennek eredményeképpen az LLSS állapotok aránya is annál kisebb. A hatás erősen függ az áram irányától (polaritásától). Ha az ion áram iránya megegyezik a kalcium felszabadulás irányával a toxin 8-10-szer hatástalanabb a fordított áramirányhoz viszonyítva. A toxin és mutánsainak hatása hasonló 50 µM és 240 nM szabad kalcium koncentráció esetében is. Kimutattuk, hogy a toxinok hatásáért egy pozitív töltésű mező a felelős, melynek kialakításában a 20Lys, 22Lys, 23Arg, 24Arg, 8Lys aminosavak vesznek részt, míg a 19-es mutáns hatása gyakorlatilag a vad típus hatásával egyezik meg. Megállapítottuk, hogy a maurokalcin és mutánsai nem befolyásolják az SR Ca2+-pumpa hidrolítikus aktivitását. A „single channel” mérések alapján kimutattuk, hogy a gadolínium koncentrációfüggő módon gátolja a kalcium csatorna aktivitását mind a citoszólikus, mind a luminális oldalon, gátolja a kalcium felszabadulást SR vezikulákból, valamint a csatorna rianodin kötését. A csatorna gátlása nem mutatott feszültségfüggést. Eredményeink a RyR1 mindkét oldalán jelenlévő hasonló paraméterekkel (IC50, Hill-koefficiens) bíró gátló kötőhely(ek) jelenlétét valószínűsítik.

Maurocalcine (MCa), a 33 amino acid peptide toxin obtained from scorpion venom, has been shown to interact with the isolated skeletal-type ryanodine receptor (RyR1) and to strongly modify its gating. In this study, we explored the effects of MCa and its mutants (Lys8Ala, Lys19Ala, Lys20Ala, Lys22Ala, Lys23Ala and Lys24Ala) on single channel currents through RyR1 in artificial lipid bilayer and we studied the effects of toxins on SR Ca2+-pump using coupled enzyme assay technique. The effect of gadolinium ions on purified calcium channel (RyR1) and heavy SR vesicles (HSR) were studied using single channel experiments, 45Ca2+ flux measurements and [3H] ryanodine binding assay. Individual LLSSs last even for several seconds and the average length of these events and the frequency of their occurrence are altered in different mutations, according the spatial distance of the mutated amino acid from the critical residue, 24Arg . If the mutated residue is close to this critical residue, the length and the frequency of these LLSSs lessen resulting in lower LLSS ratio too. The effect is strongly dependent on the direction of the channel current (the polarity). If the direction of the cation current is the same as in case of calcium release, the toxin is about 8-10 fold less effective compared to the opposite current direction. The toxin and its mutants induce similar effect at 50 µM and at 240 nM free calcium concentration. Here we show, that effect of the toxin governed by the large single charged surface formed by the residues 20Lys, 22Lys, 23Arg, 24Arg, 8Lys as shown by the effect of the 19 mutant, which exhibits almost identical effect with the wild type. Our results suggest that MCa and its mutants do not have any effect on activity of SR Ca2+-pump In single channel experiments the gadolinium inhibited the activity of calcium channel concentration dependent manner on both (cis and trans) side. It inhibited the calcium release from SR vesicles and [3H] ryanodine binding. The inhibition of channel did not have any voltage-dependence. Our results suggest that there are sites on cis and trans side of the RyR1 that are able to bind Gd3+ causing inhibition of channel with similar parameters (Hill coefficient, IC50).