A-超家族芋螺毒素研究进展

芋螺毒素是生物毒素中迅速发展的新领域,是很有价值的药物或药物先导化合物,其中A-超家族芋螺毒素是研究最早、了解较为全面的芋螺毒素家族之一,由于其高丰度、化学多样性、强专一性作用等突出特点成为创新药物发展的宝库。A-超家族芋螺毒素因能选择性阻断nAChRs的某种亚型,使它们可作为鉴定nAChRs及其亚基的有效工具。此外,在药理学方面,A-超家族芋螺毒素除了作为镇痛药物已进入临床研究外,也有望开发成用于治疗焦虑症、帕金森氏病、肌肉紧张和高血压等病症的药物。     

特异阻断乙酰胆碱受体的海南产α*-芋螺毒素的研究

国际上被誉为"海洋药物宝库"的芋螺毒素(CTx),具有特异结合动物体内各种离子通道和受体的特殊功能。其中的α*-芋螺毒素(α*-CTxs)能特异性地作用于乙酰胆碱受体(n ACh Rs),对其亚型具有极高的选择性阻断活性。不同的亚基组合形成的各种乙酰胆碱受体亚型,在正常健康状态下和多种疾病状态下起着很重要的生理和病理学功能,这些功能至今尚不很清楚,因而发现和开发各种亚型的选择性分子探针,如α*-CTxs将有助于阐释各个亚型的精细结构和功能。深入研究特异阻断乙酰胆碱受体不同亚型的α*-CTxs的结构与功能,及其与受体相互作用的机理具有很重要的科学意义,将有助于研发出与n ACh Rs相关的多种疑难杂症的治疗药物,包括神经痛、癌症化疗、成瘾、痴呆、重症肌无力、精神分裂症、癫痫、乳腺癌、肺癌、脑脊髓炎,以及其他神经疾病等。近年来,我们实验室经过大量筛选研究,鉴定出5个海南产新颖α*-芋螺毒素,对它们的人工合成、三维结构、作用靶点、与受体相互作用机制、药理药效等进行了深入的研究。现对上述特异阻断乙酰胆碱受体不同亚型的5个海南产α*-芋螺毒素的研究进展和应用前景进行综述。     

新芋螺毒素基因的克隆及其遗传进化分析

全世界有约800种芋螺,每种芋螺产生多达2 000种的肽类毒素,这些毒素可以作用于电压门控离子通道(Na+,K+,Ca2+)、配体门控离子通道(n ACh Rs,5-HT3R,NMDAR)、G蛋白偶联受体(神经降压素和血管加压素)和神经递质转运蛋白。虽然已有大量的芋螺毒素通过毒液分离、c DNA克隆和转录组测序获得,但已发现的芋螺毒素不足其总量的0.5%。A-超家族中α-芋螺毒素基因结构包含了一个内含子和被该内含子分开的两个外显子,成熟肽具有标准的4个半胱氨酸骨架(CC-C-C)。本研究利用具有保守性的α-芋螺毒素基因内含子序列,采用多个PCR退火温度,从海南产疣缟芋螺中克隆到了1个新的具有6个半胱氨酸骨架(CC-C-C-CC)的M-超家族芋螺毒素基因和1个含有5个半胱氨酸新颖骨架(CC-C-C-C)的未知新家族芋螺毒素,并对它们的基因结构、成熟肽序列,以及与其他M-超家族芋螺毒素的遗传进化关系进行了深入分析。首次证实保守的α-芋螺毒素基因内含子序列可能存在于其他超家族中。     

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。     

A-超家族芋螺毒素研究进展

芋螺毒素作为生物毒素中一个新的研究领域,其是一种很有价值的药物,目前常研究的有A-超家族芋螺毒素、O-超家族芋螺毒素、M-超家族芋螺毒素等,其中A-超家族芋螺毒素研究的时间最长,是目前掌握的较为完全的芋螺毒素家族之一,其具有强专一性、高丰度性、化学多样性等特点使得其成为药物学上的研究重点,其已经运用在临床治疗各个领域,为了进一步的研究A-超家族芋螺毒素在医学领域的作用,本文主要分析了A-超家族芋螺毒素的研究情况,以期为医学发展提供帮助。     

O-超家族芋螺毒素研究进展

O-超家族芋螺毒素是芋螺毒素中较复杂的超家族之一,它包括δ、μO-、ω-、κ-等若干成员,通常由24-33个氨基酸组成,具有相同的三对二硫键骨架,形成ICK模体,能特异性作用于电压门控离子通道。本文主要对该芋螺毒素生物化学及分子遗传学特征、生理学和药理学特征、结构与性能的关系及应用研究与前景等进行综述。     

α-芋螺毒素与乙酰胆碱结合蛋白共结晶的结构特点

烟碱型乙酰胆碱受体(n AChRs)是配体门控离子通道,它与疼痛、阿尔茨海默氏病、成瘾等疾病密切相关。α-芋螺毒素是n AChRs的拮抗剂,也是治疗上述疾病的先导药物。乙酰胆碱结合蛋白(ACh BPs)与n AChRs的配体结合结构域同源性较高,它们的药理特性和离子通道激活机制也相类似,α-芋螺毒素与ACh BPs共结晶结构解析了α-芋螺毒素残基如何选择结合n AChRs。现对α-芋螺毒素与ACh BPs共结晶结构进行综述,旨在剖析α-芋螺毒素与n AChRs相互作用的关键残基,为开发药效更好的芋螺毒素提供参考依据。     

中国南海堂皇芋螺毒素基因克隆及两个毒素的合成及活性研究

目的 研究中国南海堂皇芋螺(Conus imperialis)毒素基因序列,为毒素功能研究奠定基础。方法 采用Trizol法提取堂皇芋螺毒腺管的总RNA,应用3’端快速扩增cDNA末端(3’RACE)及巢式PCR技术,获得A、O、J超家族芋螺毒素新序列;或以A家族高度保守的内含子及3’端非翻译区(3’UTR)设计引物,克隆出新的α-芋螺毒素新序列。选择合成毒素ImIIA及Im1.2,测定ImIIA二硫键的连接方式,并测定两种毒素对神经型烟碱乙酰胆碱受体(nAChR)的抑制活性。结果 获得11条毒素前体肽序列,分属A、O1、O2、J3等超家族,其中Im1.95为已报道芋螺毒素,其余为新发现芋螺毒素。ImIIA二硫键连接方式为少见的“C1-C2,C3-C4”,10μmol/L Im1.2、ImIIA对α2β2、α2β4、α4β2、α3β2、α3β4 5个nAChR亚型抑制活性较低。结论 通过基因克隆方法,从堂皇芋螺中获得了11个芋螺毒素,其中10个为新序列,属于A、O1、O2、J3等超家族毒素,Im1.2、ImIIA对神经型nAChR各受体亚型活性较低。     

Ⅰ-超家族芋螺毒素研究进展

Ⅰ-超家族芋螺毒素是芋螺毒素中较复杂的超家族之一,它可分为Ⅰ1和Ⅰ2两组．通常由33～46个氨基酸所组成．具有相同的4对半胱氨酸骨架,可特异性作用于各种离子通道及受体．现对该芋螺毒素的生物化学及分子生物学特征、生理学活性、结构与功能的关系及应用前景等方面的研究进行综述．     

α-芋螺毒素lt1a的纯化与鉴定

芋螺毒素是芋螺毒液管中所分泌的富含半胱氨酸和各种翻译后修饰的多肽混合物.从信号芋螺毒液中纯化出一系列天然多肽.其中L3组分经N端序列测定以及酶切质谱分析,确定其一级序列为GVWDγCCKDPQCRQNHMQHCPA,其中γ为羧基化谷氨酸.该毒素具有典型的α-芋螺毒素半胱氨酸骨架,被命名为lt1a,是迄今为止被报道的最长的一条α-芋螺毒素.     

α-芋螺毒素的研究现状

α-芋螺毒素是近年来研究较多的一种海洋生物神经毒素,它特异性竞争结合烟碱型乙酰胆碱受体,化学结构独特。本文介绍了有关α-芋螺毒素的种类、结构特征、生物学活性和制备方法等方面的研究进展,及其在生物化学、生物学以及新药开发等方面的应用前景。     

新型α-芋螺毒素基因克隆的引物筛选

目的:优化PCR条件,建立能特异扩增出α-芋螺毒素基因片段的最理想PCR条件.方法:根据α-芋螺毒素基因保守的信号肽或内含子序列和非翻译区保守核苷酸序列设计了多组特异引物,并对引物浓度和退火温度等影响因素进行优化.结果:根据α-芋螺毒素基因保守的内含子序列为引物、引物浓度为0.1 μmol/L、退火温度为50℃时,能特异的扩增出α-芋螺毒素基因片段,分子量大约分别为180bp和300bp.结论:采用优化的PCR条件,能筛选出克隆新型的α--芋螺毒素基因片段的最理想引物,为α-芋螺毒素的化学合成、活性研究和应用提供基础.     

新的J超家族芋螺毒素的克隆与进化分析

目的:从中国南海芋螺中克隆新的J超家族芋螺毒素,并进行序列和进化分析。方法:以芋螺毒腺管总RNA为模板,采用3′-RACE及巢式PCR的方法扩增J超家族芋螺毒素基因,并将得到的目的基因与pMD18-T载体连接并转化大肠杆菌DH5α,经测序比对后,获得新的J超家族毒素,利用软件BioEdit、ClustalX及Mega5.05进行进化分析。结果:获得12个新的J超家族芋螺毒素前体肽序列,其氨基酸组成具有新颖性,在进化树上与已报道的J超家族毒素处于不同的进化分支。结论:12个新的J超家族毒素与已报道的毒素序列之间的同源性较低,是J超家族新成员。     

新型α-芋螺毒素Di1.1的克隆、合成及功能研究

目的：从中国南海长距芋螺中克隆出新的芋螺毒素序列并用固相方法合成该毒素,测定其折叠后的二硫键配对方式并初步研究其药理学特性。方法：根据芋螺毒素A超家族保守的信号肽序列设计引物,通过3＇-RACE扩增,从芋螺毒腺管中克隆出新的毒素基因;采用Fmoc-固相法合成线性多肽,通过空气氧化折叠获得含二硫键的折叠产物,用两步氧化折叠法测定多肽的二硫键连接方式;用双电极电压钳技术初步研究其药理学特性。结果：发现-种新的α-芋螺毒素Dil．1的cDNA序列,其成熟肽序列为CcVIESCHSNHIDECES;该肽二硫键连接方式以C1-C4、C2-C3为主,以C1-C3、C2-C4连接为辅,对烟碱型乙酰胆碱受体各亚型活性较弱。结论：Dil．1是-种新的α4／7型芋螺毒素,其折叠方式以C1-C4、C2-C3连接为主。     

芋螺毒素的翻译后修饰

芋螺毒素是一类由芋螺毒液管分泌的生物活性小肽,能特异地作用于各种离子通道和神经递质受体.芋螺毒素的一个显著特点是具有高度的翻译后修饰,包括Glu的γ羧基化、L型氨基酸到D型氨基酸的异构化、Pro等的羟基化、Trp的溴代等.这些翻译后修饰在提高芋螺毒素分子多样性的同时,也增强了芋螺毒素的功能.现主要针对芋螺毒素中的各种翻译后修饰的发现、分布、功能和参与反应的酶系统进行综述.     

芋螺毒素MⅦA研究进展

来自芋螺(Conus)的芋螺毒素(conotoxin)是一类具有独特神经药理活性作用的多肽,它们能够高特异选择性识别、作用其受体,这是在五千万年进化史中与其受体相互作用形成的。其中,w-芋螺毒素MⅦA来自致幻芋螺(Conusmagus),是一种高选择性的N-型电压敏感型Ca^2 通道阻断剂。研究表明它具有强大的镇痛活性,并对脑缺血所造成的神经损伤具有保护作用。本综述芋螺毒素MⅦA的相关基础、临床前及临床研究。     

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。     

芋螺毒素MrIA的串联表达、纯化及生物活性鉴定

芋螺毒素(Conotoxins,CTxs)是一类特异作用于离子通道和膜受体的小分子多肽,是研究受体结构和功能及其相关疾病的重要工具。MrIA是进入临床研究可用于镇痛治疗的一种T超家族的芋螺毒素。传统获取芋螺毒素是通过化学合成的方法,成本高、产量低。实验利用串联表达技术,构建原核表达载体,在大肠杆菌(Escherichia coli,E. coli)中成功表达了芋螺毒素MrIA(recombinant MrIA,rMrIA)。通过溴化氰切割和纯化,最终1L菌液可获得纯度高达95%的rMrIA 30mg。小鼠热板实验表明,rMrIA具有较好的镇痛活性。这为大量获得MrIA以及其他芋螺毒素小肽的表达提供了方法。     

从织锦芋螺中克隆α芋螺毒素序列

为了从我国南海产织锦芋螺（Ｃｏｎｕｓｔｅｘｔｉｌｅ）中分离新的毒素序列并研究其应用价值,进行了织锦芋螺毒素基因的分离工作．从织锦芋螺毒管中提取ｍＲＮＡ,以Ａ族芋螺毒素的信号肽编码部分和３′端非翻译部分的保守序列为引物,通过ＲＴ－ＰＣＲ扩增和序列分析方法获得新的芋螺毒素序列．结果得到两种不同的α芋螺毒素序列,两者都属于α４／７亚型芋螺毒素,预测其成熟肽序列分别为Ｐｒｏ－Ｇｌｕ－Ｃｙｓ－Ｃｙｓ－Ｓｅｒ－Ａｓｐ－Ｐｒｏ－Ａｒｇ－Ｃｙｓ－Ａｓｎ－Ｓｅｒ－Ｓｅｒ－Ｈｉｓ－Ｐｒｏ－Ｇｌｕ－Ｌｅｕ－Ｃｙｓ－Ｇｌｙ（Ｃ端Ｇｌｙ可能被酰胺化）和Ｐｒｏ－Ｇｌｕ－Ｃｙｓ－Ｃｙｓ－Ｓｅｒ－Ｈｉｓ－Ｐｒｏ－Ａｌａ－Ｃｙｓ－Ａｓｎ－Ｖａｌ－Ａｓｐ－Ｈｉｓ－Ｐｒｏ－Ｇｌｕ－Ｉｌｅ－Ｃｙｓ－Ａｒｇ．采用传统的生化分离手段尚未从织锦芋螺中获得过α芋螺毒素序列,这两种α芋螺毒素作用的种属特异性、受体类型特异性和在小细胞肺癌的诊断和治疗中的应用价值有待进一步研究     

桶形芋螺和菖蒲芋螺的性畸变

2 0 0 1年 9月和 2 0 0 3年 8月在广东湛江的硇洲岛和 2 0 0 3年 6月在广东阳江的闸坡渔港采集桶形芋螺 (Conus betulinus)和菖蒲芋螺 (Conus vexillum) ,发现两个海区的芋螺雌性个体均发生性畸变 ,性畸变率均为 10 0 % ,但雌 /雄性比仍大于 1.0。两种芋螺的畸变阶段和类型多 ,桶形芋螺有 S3b、S3c、 S4 、S*4 、S5b、S5c,而菖蒲芋螺有 S1 c、S3b、S4 、S*4 、S6 b。 2 0 0 3年 6月在阳江采集的桶形芋螺畸变程度最高 ,种群 RPSI为 5 3.8% ,VDSI高达 4 .9,雌性不育率达 4 4 .0 %。 2 0 0 1年 9月在硇洲岛外海深水区采集的菖蒲芋螺的种群 RPSI虽然只有 14 .7% ,但性畸率为 10 0 % ,VDSI也达 4 .1%。由此可见 ,两种芋螺对有机锡污染均比较敏感 ,而且有个体大、易采集、性畸变率高、畸变阶段跨度大、畸变类型多、畸变特征易于鉴别等特点 ,是中国东南沿海低潮线和潮下带有机锡污染生物监测的理想指示种。如与潮间带有机锡污染指示种疣荔枝螺 (Thaisclavigera)结合起来 ,便可相互补充 ,能更加全面和准确地反映近岸海域有机锡污染的现状