蝎Na+通道毒素的结构及功能研究进展

蝎Na+通道毒素为低分子量肽类物质,由60～76个氨基酸残基组成,含有4对二硫键.这类分子为电压门控Na+通道功能门控机制的高亲和性配体,具有重要的理论价值和应用前景.本文对Na+通道毒素的初级和高级结构、药理学特性及功能解剖等方面的研究结果进行了综述.     

三氟氯氰菊酯对棉铃虫神经细胞钠及钙通道作用机理研究

用膜片钳技术对比分析了棉铃虫三氟氯氰菊脂抗性品系（R）及其同源对照品系（S）幼虫了体培养中枢神经细胞Na^2 通道的门控特性及杀虫剂对R和S神经细胞Na^ 、Ca^ 通道门控过程的影响。结果表明,S神经细胞Na^ 通道电流（S－INa）在－50－40mV激活,－20mV左右达峰值,R神经细胞Na^2 通道电流（R－INa）在－40mV左右激活,－10－0mV达峰值,即R－INa激活电压与峰值电压均向正电位方向移动约10mV,提示二者Na^ 通道控特性不同,R神经细胞Na^ 通道功能发生了变异。三氟氯氰菊酯作用后,S－INgn R-ISs的I－V曲线均向负电位方向移动的10mV,S－INa在20min后基本消失,而R－INa被阻断需时约90min,延长近5倍,其幅值有减小再增大的现象。对Ca^2 通道分析表明,杀虫剂作用后,R及S神经细胞Ca^2 通道电流的I－V曲线均向负电位移动10－20mV,提示三氟氯氰菊酯对Ca^2 通道的门控过程也有影响。与R－INa幅值起伏变化相联系,可推知杀虫剂对神经细胞的毒性作用中,Na^2 、Ca^2 通道均受影响。     

M-超家族芋螺毒素研究进展

芋螺毒素是来源于芋螺毒液的活性多肽,具有分子质量小,作用靶点广泛且特异性高的优点,是一种丰富的生物资源。M-超家族芋螺毒素是芋螺毒素中较为复杂的超家族之一,包括μ-、ψ-和κM-家族,分别作用于电压门控钠通道、N型乙酰胆碱受体和电压门控钾通道。另外,mr3a和tx3c的发现预示M-超家族可能存在新的家族。本文对这些芋螺毒素的生理学和药理学特征、结构与功能的关系及应用研究进行综述。     

蝎长链神经毒素研究进展

蝎长链神经毒素由60－76个残基组成,含4对二硫键,主要作用于可兴奋细胞的Na^ 通道,这些毒素的作用方式和选择性各有不同,其中功能相似的毒素,其蛋白质及基因序列也都很相似,所有这些长链毒素的三结构地都采用相似的折叠方式,对这些毒素结构与功能研究的深入,将有利于我们对蝎毒素作用机理的了解,并有可能使其更具有生物防虫害或疾病治疗等实际意义。     

虎纹捕鸟蛛毒素虎纹毒素-III对美洲蜚蠊神经细胞电压门控离子通道的影响

HWTX-III是从中国虎纹捕鸟蛛Ornithoctonus huwena粗毒中分离纯化到的一种昆虫神经多肽。通过应用全细胞膜片钳技术研究了HWTX-III对美洲蜚蠊Periplaneta americana神经细胞电压门控离子通道的影响。发现HWTX-III特异性地抑制美洲蜚蠊背侧不成对中间(dorsal unpaired median, DUM）神经细胞的电压门控钠通道(IC50≈1.106 μmol/L),而对电压门控钾通道没有明显的影响。HWTX-III通过一种新型的不同于其他蜘蛛毒素的机制抑制昆虫电压门控钠通道,它不影响通道的激活与失活动力学,也不明显地漂移稳态失活曲线。HWTX-III对昆虫神经细胞电压门控钠通道的特异性与新型作用机制为研究电压门控钠通道分子结构的多样性以及开发新的安全的杀虫剂提供有用的工具。     

海南捕鸟蛛毒素-Ⅵ，一种新型的抑制昆虫电压门控钠通道失活的狼蛛神经毒素

通过阳离子交换和反相HPLC柱层析从海南捕鸟蛛（Ornithoconus hainana）粗毒中分离到一种新型的神经毒素,海南捕鸟蛛毒素-Ⅵ(HNTX-Ⅵ), 由34个氨基酸残基组成,含有6个保守的半胱氨酸残基. 运用全细胞膜片钳技术,研究了HNTX-Ⅵ对电压门控钠通道的影响.先前从海南捕鸟蛛粗毒中分离到的几种毒素,具有抑制哺乳动物钠通道激活的特性.本文研究结果表明,HNTX-Ⅵ能以类似于δ-atractoxins作用方式延缓蜚蠊背侧不成对中间(dorsal unpaired median,DUM）神经细胞的钠通道的失活,且导致钠通道稳态失活变得不完全,在预钳制电压大于-55 mV时形成不完全失活结构. HNTX-Ⅵ的这种新的功能不仅为探索钠通道的门控机制提供了有用的工具,也为开发新的安全的杀虫剂提供理论基础.     

海南捕鸟蛛毒素-IV对大鼠背根神经节细胞钠通道的抑制影响(英文)

海南捕鸟蛛毒素 IV(HNTX IV)是从中国捕鸟蛛Seleconosmiahainana粗毒中分离得到的一种肽类神经毒素 ,在成年大鼠背根神经节 (DRG)细胞上观察了该毒素对电压门控钠通道的影响。在全细胞膜片钳条件下 ,HNTX IV能明显抑制哺乳动物神经性河豚毒敏感型 (TTX S)钠电流 ,但不影响河豚毒不敏感型 (TTX R)钠电流。HNTX IV对DRG细胞TTX S钠电流的抑制作用具有浓度依从性 ,其有效半抑制浓度 (IC50 )为 44 .6nmol/L。该毒素不影响DRG钠电流的激活与失活时间特征 ,但能导致钠通道的半数稳态失活电压向超极化方向漂移约 10 .1mV。结果表明HNTX IV是一种新型的蜘蛛毒素 ,其影响电压门控钠通道的机制可能有别于那些结合于通道位点 3来延缓钠电流失活时间特征的蜘蛛毒素如δ 澳洲漏斗网蛛毒素、μ 美洲漏斗网蛛毒素I VI等。     

海南捕鸟蛛毒素—Ⅳ对大鼠背根神经节细胞钠通道的抑制影响

海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ（HNTX-Ⅳ）是从中国捕鸟蛛Seleconosmia hainana粗毒中分离得到的一种肽类神经毒素,在成年大鼠背根神经节（DRG）细胞上观察了该毒素对电压门控钠通道的影响。在全细胞膜片钳条件下,HNTX-Ⅳ能明显抑制哺乳动物神经性河豚毒敏感型（TTX-S）钠电流,但不影响河豚毒不敏感型（TTX-R）钠电流,HNTX-Ⅳ对DRG细胞TTX-S钠电流的抑制作用具有浓度依从性。其有效半抑制浓度（IC50）为44.6nmol/L。该毒素不影响DRG钠电流的激活与失活时间特征,但能导致钠通道的半数稳态失活电压向超极化方向漂移约10.1mV。结果表明HNTX-Ⅳ是一种新型的蜘蛛毒素,其影响电压门控钠通道的机制可能有别于那些结合于通道位点3来延缓钠电流失活时间特征的蜘蛛毒素如δ-澳洲漏斗网蛛毒素,μ-美洲漏斗网蛛毒素I-Ⅵ等。     

电压门控钠通道结构与功能的适应性进化

电压门控钠通道是细胞兴奋性的重要分子基础,在进化演变中远早于神经元。伴随从细菌到脊椎动物的适应性演变,电压门控钠通道逐渐呈现出复杂的结构、功能和亚型多样性,且与诸多人类疾病密切相关。明确电压门控钠通道时空演变的适应性进化,解析电压门控钠通道的功能和结构多样性与人类重大疾病发生机制的相关性,有助于推进电压门控钠通道靶向临床诊疗新策略和新药的发现。     

μ-芋螺毒素——高特异性钠通道阻滞剂

μ-芋螺毒素是一类具有独特药理活性的海洋生物毒素,至今共发现有7种,均为16～22个氨基酸大小的小肽,其分子内部形成3对二硫键。它们高度特异性地阻断电压门控Na 通道,甚至能够区分Na 通道的不同亚型。最近发现的两种μ-芋螺毒素的特异性更强,可以选择性地作用于TTX-R型Na 通道,而对TTX-S型Na 通道几乎无任何影响,这种作用的特点对于研究Na 通道亚型及新药开发具有重要价值。     

电压门控性钾通道的结构和调控机制

电压门控性K 通道是由4个相同亚单位构成的四聚体通道,其中每个亚单位都含有1个电压感受器,并且4个亚单位合起来组成1个中央孔.电压门控性通道蛋白具有3种主要功能,一是离子通透功能,二是门控蛋白构象改变,三是门控与感知机制的偶联.通道具有高通透速率和高选择性,通过构象改变的门控机制有3种,一是S6束交叉门控,二是球链门控,三是选择性滤器的门控.     

背景氯离子通道研究进展

综述了目前了解得最为充分的一类电压门控氯通道——背景氯通道,内容涉及选择性、门控和药理学以及通道蛋白的克隆和分子结构.氯通道广泛存在于细胞膜和细胞器膜,作为“总管家”参与细胞pH,体积,静息膜电位和兴奋性等多种细胞过程的调节.由于种种原因,对氯通道的研究起步较晚.目前应用膜片钳和分子生物学技术对氯通道结构功能的研究已经成为一个热点.     

敬钊毒素-Ⅴ的合成、复性及其钾通道活性鉴定

敬钊毒素-Ⅴ(jingzhaotoxin-Ⅴ,JZTX-Ⅴ)是从敬钊缨毛蛛粗毒中纯化得到的一种新型河豚毒素不敏感型钠通道抑制剂.为了深入研究该毒素的功能,应用芴甲氧羰基(Fmoc)固相方法化学合成了JZTX-Ⅴ,合成多肽经谷胱甘肽法氧化复性后,利用反相高效液相色谱(RP-HPLC)进行分离纯化.复性产物的相对分子质量经质谱测定为3 605.51,而与天然毒素混合进行HPLC共洗脱实验时也只得到单一峰.全细胞膜片钳实验显示,JZTX-Ⅴ能够抑制大鼠背根神经节细胞上的A型钾电流,却对外向延迟整流钾电流没有影响,对处于静息关闭状态的A-型钾通道也表现出较高的亲和性.JZTX-Ⅴ对A型钾通道的这种抑制作用具有浓度依从性, 其半数有效抑制浓度(IC50)为52.3 nmol/L. JZTX-Ⅴ通过引起A型钾通道的活化曲线往去极化方向漂移,和失活曲线往超极化方向漂移来改变通道的门控特征.目前的研究结果为深入开展JZTX-Ⅴ的功能研究及分子改造奠定了基础.     

电压门控钠离子通道疾病的研究进展

细胞膜上的电压门控钠离子通道（Voltage-gated Sodium Channels,VGSCs）是细胞形成动作电位过程中重要的组成构件,由一个大的α亚基和一个或多个不同的β亚基组成,中央是具高度选择性只允许钠离子通过的亲水通道。电压门控钠离子通道在调节细胞膜电位、维持细胞离子稳态、细胞增殖和凋亡等生理过程中发挥着重要作用,因而钠离子通道自身的异变或是相关基因的变异都可能引起一系列身体病变。本文主要介绍了电压门控钠离子通道的结构与功能,阐述了其与癌细胞侵袭转移和神经病理性疼痛的关系,并介绍了几种典型的由钠离子通道基因变异引起的疾病。随着对电压门控钠离子通道及其异常分子机制研究的不断深入,新成果将为生理学、药理学和病理学等领域的研究提供理论基础和新的研究思路,为离子通道疾病的临床预防、诊断与治疗找到新途径。     

短肽蝎毒素的结构分类与功能特征

大量的资料已证实蝎毒中主要致死成分是一类由60～70个残基组成, 选择性地作用于电压门控Na⁺通道的长肽毒素.另一类由30～40个残基组成的短肽蝎毒素,由于其具有结构致密,易于合成改造的优点,特别是具有选择性地阻遏K⁺或Cl^－通道的特异药理功效,近年来倍受学术界的关注,并在结构与功能方面取得了很大的研究进展.     

敬钊毒素-Ⅲ对Nav1.8通道的抑制作用

敬钊毒素-Ⅲ(JingzhaotoxinⅢ,JZTX-Ⅲ)是从敬钊缨毛蛛毒液中分离到的一种门控调节型毒素,能选择性抑制钠通道亚型Nav1.5激活,但对其他6种钠通道亚型(Nav1.1 Nav1.4 Nav1.6和Nav1.7)无抑制作用。为了更好地研究钠通道结构与功能之间的关系,采用全细胞膜片钳技术检测了JZTX-Ⅲ对表达在ND7123细胞上的Nav1.8画道的影响。结果显示,JZTX-Ⅲ抑制Nav1.8电流,并且这种抑制作用具有时间和浓度依赖性,抑制时间常数和IC_(50)值分别为41.15±0.6 s和1.4±0.23μmol/L;1μmol/JZTX-Ⅲ使Nav1.8画道的电流-电压关系曲线和激活曲线分别向去极化方向漂移10 mV和9mV,使Nav.1.8通道的稳态失活曲线向超极化方向漂移16 mV,明显改变Nav1.8通道的激活和稳态失活动力学。此外,钠通道序列比对结果提示JZTX-Ⅲ可能通过结合Nav1.8通道DIIS3~S4连接环上的Lys(K)残基抑制Nav1.8通道。以上研究结果为进一步探索钠通道结构与功能之间的关系奠定了基础。     

Martentoxin:一种大电导钙激活钾离子通道的独有配体(英文)

大电导钙激活钾离子(BK)通道广泛分布于可兴奋细胞与非兴奋细胞中,行使着一系列重要的生理功能。以源于蝎粗毒的高亲和性毒素作为研究工具,使BK通道的药理学和结构性质正逐步被揭示。Martentoxin是一种分离提取自东亚短钳蝎(Buthus martensi Karsch)粗毒的短链多肽,由37个氨基酸残基构成。研究表明,其对BK通道的特异性远高于其它各类型的电压门控钾通道(Kv)。迄今为止,由于用以探明BK通道亚型结构与功能及相关病理的特异性药物工具仍然稀缺,因此阐明martentoxin与BK通道间的相互作用模式就显得至关重要了。鉴于此原因,本综述将针对martentoxin的药理性质和其与BK通道相互作用的分子机制做进一步阐明。     

钠离子通道疾病及其抑制剂生物学功能研究进展

电压门控型钠离子通道(Voltage-gated sodium channel,VGSC)广泛分布于兴奋性细胞,是电信号扩大和传导的主要介质,在神经细胞以及心肌细胞兴奋传导等方面发挥重要作用。钠离子通道结构和功能的异常会改变细胞的兴奋性,从而导致多种疾病的发生,如神经性疼痛、癫痫,以及心律失常等。目前临床上多采用钠离子通道抑制剂治疗上述疾病。近些年,研究人员陆续从动物的毒液中分离纯化出具有调控钠离子通道功能的神经毒素。这些神经毒素多为化合物或小分子多肽。现已有医药研发公司将这些天然的神经毒素进行定向设计改造成钠离子通道靶向药物用于临床疾病的治疗。此外,来源于七鳃鳗Lampetra japonica口腔腺的富含半胱氨酸分泌蛋白(Cysteine-rich buccal gland protein,CRBGP)也首次被证明能够抑制海马神经元和背根神经元的钠离子电流。以下针对钠离子通道疾病及其抑制剂生物学功能的最新研究进展进行分析归纳。     

蝎β型昆虫毒素的结构及其与钠通道作用机制

蝎毒素是蝎为防卫的需要而产生的一系列活性短肽.其中蝎昆虫特异性毒素可特异性结合并调控昆虫可兴奋细胞膜上的钠离子通道,是研究离子通道结构与功能的首选探针,并在转基因抗虫植物及生物杀虫剂研究方面具有潜在的应用价值.本文对蝎β型昆虫毒素的结构与功能及其对钠离子通道的作用方式和β毒素的电压传感器捕获(voltage sensor-trapping)模型做一综述,为进一步揭示蝎β毒素的结构与功能的关系和在农作物抗虫领域的应用提供依据.     

酸感受性离子通道生物学特性及其调控

酸感受离子通道(ASICs)为H -门控的阳离子通道,是一类新的配体门控性离子通道,属于钠通道超家族的新成员.作为近来研究的热点,ASICs具有许多重要的生物学功能,并很有可能成为抗癫痫、镇痛、提高学习记忆能力和保护神经元缺血损伤作用药理学新靶点.近来,ASICs各个亚基已被克隆,它们在生物体内分布、表达、功能和相关调节因素的研究正受到广泛重视.