Рицин

Рици́н — белковый яд растительного происхождения (фитотоксин).

Рицин
Пространственная структура рицина. Цепь А изображена синим цветом, цепь B — золотистым
Обозначения
CAS	9009-86-3
PDB	2AAI
UniProt	P02879
Информация в Викиданных ?

Семена клещевины — источник рицина

Свойства

Рицин смертельно ядовит, особенно в виде аэрозоля: для человека полулетальная 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)^[2]. Смерть наступает в пределах до 3—5 суток после интоксикации ЛД от анафилактического шока, полиорганной недостаточности, дыхательной недостаточности^[3]. Антидот находится на стадии лабораторных испытаний. Симптоматическое лечение может только снизить вероятность наступления летального исхода.

Рицин представляет собой белый порошок без запаха, хорошо растворимый в воде. Молекулярная масса — около 67 кДа. Рицин ядовит при просачивании через микротрещины кожи, при попадании на кожу всегда вызывает сильнейшую аллергическую реакцию. Пути отравления — обычно введение в кровь, чуть хуже проникновение через лёгкие (этот способ для рицина не всегда действенен).

Биохимия

Механизм отравляющего 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^[4].

Структура

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^[5]. Три структурных домена, состоящие из альфа-спиралей и бета-складок, образуют щель, в которой расположен активный центр^[6].
• Цепь B — лектин, состоит из 262 аминокислотных остатков, связывает остатки галактозы на поверхности клетки^[7]. 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 нетоксичны.

Проникновение в цитозоль

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-Ацетилгалактозамин|N-ацетилгалактозамина]. Кроме того, остатки маннозы, входящие в состав рицина, могут связываться рецепторами маннозы на поверхности клетки^[8]. Показано, что на поверхности одной клетки может связаться до 10⁶—10⁸ молекул рицина^[9]. 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^[10][11]. Так рицин попадает в эндосомы и затем в аппарат Гольджи. Хотя на этом пути рицин проходит через лизосомы, он не подвергается деградации^[12], 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^[13]. 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^[14].

Инактивация рибосомы

Показано, что цепь A расщепляет гликозидную связь при остатке аденина в позиции 4324 рРНК 28S субъединицы^[15][16]; этот остаток расположен в консервативной последовательности 5’-AGUACGAGAGGA-3’, называемой сарцин-рициновой петлёй, которая важна для связывания факторов элонгации^[17], 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

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

Применение

Медицина

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

В Советском Союзе рицин и рициноподобные яды исследовали в токсикологической лаборатории под кураторством Григория Майрановского

Известно, что рицин в 6 раз более ядовит, чем цианистый калий^[18]. 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^[19][20][21]. По другим данным, оружием убийцы было замаскированное под зонтик пневматическое ружьё, заряженное микрокапсулой с рицином. Доза, введённая Маркову, составила не более 450 мкг (0,45 миллиграмма)^[22].

Александр Солженицын утверждал^[23], что КГБ пытался его отравить рицином, однако подтверждения этой информации из других источников нет.

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^[24]. В 2003 году некоторое количество рицина было найдено у террористов в Лондоне^[25], следы рицина обнаружились в ячейке хранения на Лионском вокзале в Париже^[26].

В 2013 году ряд лиц из штата Миссисипи был арестован за попытку послать президенту США Бараку Обаме и другим высокопоставленным лицам США письма с рицином^[18]. Так, в мае этого же года мэру города Нью-Йорка прислали письмо с угрозами, содержащее рицин, предположительно в ответ на деятельность общественной организации «Мэры против нелегального оружия»^[27].

Позднее в Техасе предъявлены обвинения актрисе Шэннон Ричардсон, подозреваемой в рассылке писем со смертельным ядом американским политикам^[28].

См. также

• Письма с рицином (2003)
• Письма с рицином (2013)