虎纹捕鸟蛛毒素-III及其天然突变体的纯化与鉴定(英文)

虎纹捕鸟蛛毒素 III及其天然突变体是从虎纹捕鸟蛛粗毒中分离得到的两个毒素多肽。虎纹捕鸟蛛毒素 III含 33个氨基酸残基 ,其中包含 6个半胱氨酸残基 ;而其天然突变体只比虎纹捕鸟蛛毒素 III少了C端的色氨酸残基。MALDI TOF质谱测得虎纹捕鸟蛛毒素 III及其天然突变体的分子量分别为 385 3.35和 36 6 7.4 0。通过比较其理论分子量和质谱测定的分子量表明两个多肽的 6个半胱氨酸残基分别形成了三对二硫键。虎纹捕鸟蛛毒素 III与从同一种蜘蛛分离得到的凝集素 I具有 70 .5 %的序列相似性。生物学活性实验表明 ,虎纹捕鸟蛛毒素 III具有使美洲蜚蠊可逆的致瘫作用 ,其半有效剂量 (ED50 )为 (1 92 .95±1 2 0 .84 ) μg/g (P =0 .95 ) ,而且能加强由电刺激引起的大鼠输精管收缩 ;而其天然突变体却不具有上述生物学活性 ,表明C端色氨酸残基为虎纹捕鸟蛛毒素 III生物学活性相关残基 ;同时虎纹捕鸟蛛毒素 III及其天然突变体都不具有类似于凝集素 I对红细胞的凝集活性 ,表明虎纹捕鸟蛛毒素 III和凝集素 I两者氨基酸序列中不同氨基酸残基对于决定两者的生物学活性有着重要的作用     

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ单残基突变体R20A-HWTX-Ⅰ的化学合成与性质分析

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ(Huwentoxin-Ⅰ,HWTX-Ⅰ)是从虎纹捕鸟蛛(-Selenocosmia huwena)-的粗毒中分离出的一种多肽类神经毒素。为了探明该毒素分子中唯一的Arg残基与其生物学活性的关系,运用固相多肽合成技术和Fmoc化学直接构建了Ala取代HWTX-Ⅰ第20位Arg(R20)的突变体R20A-HWTX-Ⅰ;将合成的突变体置于含谷胱甘肽的缓冲体系中氧化复性后用反相和特殊设计的离子交换HPLC纯化,并对之进行氨基酸组成、Edman降解与质谱分析。活性测定结果表明,HWTXⅠ分子中的R20被A取代后,活性下降了92%,提示R20是与活性密切相关的重要残基。     

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ cDNA克隆及序列

 从中国珍稀毒蛛种虎纹捕鸟蛛 (Selenocosmia huwena)毒腺中分离纯化的虎纹捕鸟蛛毒素 - (Huwentoxin ,HWTX- ) ,其一级结构、二级结构和溶液构象均已阐明 ,生理功能实验已证实 HWTX- 是一种作用于突触前膜的神经毒素和高阈值钙通道抑制剂 .为深入开展对 HWTX- 的应用研究 ,根据 HWTX- 多肽氨基酸序列 ,设计其 N-端、C-端和中间段 3组简并引物 (引物 、引物 和引物 ) .从虎纹捕鸟蛛毒腺提取制备 m RNA,逆转录合成 c DNA.以引物 和引物 为引物 ,采用 PCR方法对虎纹捕鸟蛛毒腺总 c DNA进行简并引物扩增 ,得到两条相对特异性的 DNA片段 ,产物直接与 PCR克隆载体 p UC- T连接 .重组子经原引物再次 PCR扩增和同位素标记引物 进行 Southern分子杂交鉴定 .对 4个重组子测序结果表明 ,有 1个重组子所对应的氨基酸顺序与 HWTX- 一致 ,Gen Bank数据检索说明 HWTX- c DNA编码序列确实是一个从未报道的序列 .本研究结果为 HWTX- 在真核细胞表达 ,大量获取蜘蛛毒素组分奠定了基础 .     

Thr28突变对虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅳ钠通道活性的影响

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅳ(HWTX-Ⅳ)是从虎纹捕鸟蛛粗毒中分离纯化到的一种新型多肽类神经毒素,能明显抑制表达于大鼠背根神经节细胞的河豚毒素敏感型(TTX-S)钠通道.为了更好地研究该毒素的结构与功能之间的关系,采用芴甲氧羰基(Fmoc)固相多肽化学合成法合成了用谷氨酸(Glu)替代HWTX-Ⅳ第28位苏氨酸残基的突变体T28D-HWTX-Ⅳ,线性多肽合成产物经反相高效液相色谱(HPLC)分离纯化后进行谷胱甘肽氧化复性.复性产物采用基质辅助激光解析飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF MS)技术鉴定分子质量,通过全细胞膜片钳电生理技术测定其电压门控钠通道药理学活性.当第28位Thr残基被Glu取代后,突变体T28D-HWTX-Ⅳ对表达于大鼠DRG细胞膜上的TTX-S钠通道的IC50值约为362 nmol/L,对TTX-S钠通道的抑制活性比天然HWTX-Ⅳ(IC50值=30 nmol/L)下降了约12倍,显示第28位的Thr残基是HWTX-Ⅳ与TTX-S型钠通道相互作用的关键活性残基.目前的研究为进一步探索HWTX-Ⅳ的结构与功能关系及新型镇痛药物的研发奠定了基础.     

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ突变体A1Y-HWTX-Ⅰ的固相合成和生物学活性测定

用芴甲氧羰基 (Fmoc)固相多肽合成的方法在自制自动蛋白质化学工作站上合成了用酪氨酸 (Y)替代虎纹捕鸟蛛毒素 - (HWTX- )第一位丙氨酸 (A1 )的突变体 A1 Y- HWTX- .合成的突变体用 Edman降解和电喷雾质谱法进行鉴定 .活性分析结果证明 ,合成的 A1 Y- HWTX- 在含有谷胱甘肽的缓冲体系中氧化折叠后显示出与天然 HWTX- 完全相同的生物学活性 ,提示 Y替代 HWTX- 的 A1后并不明显影响 HWTX- 的活性部位和空间构象 ;A1与 HWTX- 生物学活性无关 .此外 ,将 Y引入 HWTX- 分子有助于利用碘标记方法研究 HWTX- 的作用机制     

两种虎纹捕鸟蛛昆虫毒素的分离纯化及生物学活性鉴定

结合离子交换和反相高效液相色谱从虎纹捕鸟蛛粗毒分离纯化到 2种虎纹捕鸟蛛毒素 ,命名为虎纹捕鸟蛛毒素 Ⅶ和虎纹捕鸟蛛毒素 Ⅷ .经质谱测定这 2种毒素的分子量分别为 3981 0 2和 4 171 12 .氨基酸序列分析发现 ,这 2种虎纹捕鸟蛛毒素同源性非常高 ,只有 6个残基位点的不同 .虎纹捕鸟蛛毒素 Ⅶ和虎纹捕鸟蛛毒素 Ⅷ的生物学功能相似 ,都能对蝗虫起到麻痹作用 ;对小鼠的中枢神经作用高剂量能使小鼠产生致死 ,但低剂量虎纹捕鸟蛛毒素 Ⅷ能使小鼠产生惊厥反应 ,而低剂量虎纹捕鸟蛛毒素 Ⅶ不能使小鼠产生惊厥反应 ;这 2种毒素都能阻断小鼠离体膈神经膈肌的神经肌肉传递 ,且与虎纹捕鸟蛛毒素 I混合后都具协同作用     

虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅵ的分离纯化与鉴定

通过离子交换及反相HPLC,从虎纹捕鸟蛛毒液中分离得到1种新的哺乳类神经毒素,命名为虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅵ（Huwentoxin-Ⅵ,HWTX-Ⅵ）。MALDI-TOF质谱仪分析及氨基酸序列分析表明该多肽毒素分子量为4.44018kDa,序列为H2N-CIGEG VPCDE NDPRC CSGLV VLKKT LHGIW IKSSY CYKCK-COOH,其中6个Cys形成3对二硫键,小鼠脑内注射实验表明,HWTX-Ⅵ对神经系统具有明显的致瘫作用。这种致瘫作用又具有可逆性。     

虎纹捕鸟蛛毒素Ⅴ的二硫键定位分析

虎纹捕鸟蛛毒素Ⅴ是从虎纹捕鸟蛛毒液中分离得到的一种昆虫毒素.它含有35个氨基酸残基,其中6个半胱氨酸形成三对二硫键.首先采用多酶将天然的肽链裂解后,通过MALDI-TOF质谱分析酶解肽段,推断出1对二硫键位于Cys9-Cys21,然后利用改进的部分还原分步测序法,确定虎纹捕鸟蛛毒素Ⅴ的另外2对二硫键的配对方式为Cys2-Cys16和Cys15-Cys28.因此,虎纹捕鸟蛛毒素Ⅴ的3对二硫键分别以Cys2-Cys16,Cys9-Cys21,Cys15-Cys28（即1-4、2-5和3-6）的方式配对.     

毕赤酵母表达HWTX-Ⅰ的不均一性分析

为了寻找毕赤酵母表达虎纹捕鸟蛛毒素-Ⅰ(HWTX-Ⅰ)时产生不均一性表达产物的原因,应用阳离子交换层析、反相HPLC、Tricine SDS-PAGE电泳、质谱等技术,对基因工程菌Pichia pastorisGS115/HWTX-Ⅰ表达的不均一产物进行了分离、纯化和鉴定,并对不均一产物的N端和C端进行测序,结果表明表达产物的不均一性主要体现在重组HWTX-Ⅰ的N端信号肽加工的不完全以及C末端的内部降解。生物学活性分析表明该不均一产物的活性仅为天然HWTX-Ⅰ活性的30%。同时,对如何避免不均一性表达产物的产生提出了相应的对策。     

虎纹捕鸟蛛毒素HWTX—Ⅱ的^1H—NMR信号归属和二级结构分析

虎纹捕鸟蛛毒素HWTX-Ⅱ是从虎纹捕鸟蛛Selenocosmia huwena的毒液中分离出的一种新型杀虫肽。应用2D－NMR技术研究该毒素分子的溶液结构特点,通过分析水及重水DQF－COSY、COSY、TOCSY和NOESY等^1H－NMR谱,识别出HWTX-Ⅱ全部37个氨基酸残基自旋体系;通过NOESY谱中的dαN、dαδ、dβN和dNN联系完成了序列专一的谱峰归属,确认了所有主链质子和除了Lys侧链εNH2质子外的所有侧链质子的化学位移,为完全解析HWTX-Ⅱ的溶液三维象奠定了基础,并且通过核磁数据分析,确定HWTX-Ⅱ的二级结构特点是含有较多的伸展构象,尤其是C端有一个典型的双股反平行的β折叠（Trp27-Cys29和Cys34-Lys36),分子中缺乏螺旋结构,这些二级结构特点与已探明结构的其他蜘蛛毒素的基本相同。     

虎纹捕鸟蛛毒素V的二硫键定位分析

虎纹捕鸟蛛毒素V是从虎纹捕鸟蛛毒液中分离得到的一种昆虫毒素．它含有35个氨基酸残基,其中6个半胱氨酸形成三对二硫键．首先采用多酶将天然的肽链裂解后,通过MALDI-TOF质谱分析酶解肽段,推断出1对二硫键位于Cys9-Cys21,然后利用改进的部分还原分步测序法,确定虎纹捕鸟蛛毒素V的另外2对二硫键的配对方式为Cys2-Cysl6和Cys15-Cys28．因此,虎纹捕鸟蛛毒素V的3对二硫键分别以Cys2-Cys16,Cys9一Cys21,Cys15一Cys28(即1-4、2-5和3-6)的方式配对．     

重组虎纹捕鸟蛛毒素Ⅰ用pET_(31)b载体的表达和纯化

化学全合成虎纹捕鸟蛛毒素 Ⅰ (HWTX Ⅰ )基因在大肠杆菌中被表达 ,采用pET31b载体 ,表达产物N端为大肠杆菌酮基立体异构酶的融合蛋白 ,经亲和连续 6个组氨酸的亲和柱层析后 ,溴化氰切割融合蛋白 ,再经高效液相色谱反相柱纯化 ,得到了重组虎纹捕鸟蛛毒素Ⅰ .质谱分析及N端测序表明 ,rHWTX Ⅰ系正确表达产物 .还原复性的rHWTX Ⅰ表现出与天然HWTX Ⅰ一致的生物学活性     

虎纹捕鸟蛛粗毒双向凝胶电泳分析及部分蛋白质点的N端序列测定

采用固相 p H梯度等电点聚焦 - SDS双向聚丙烯酰胺凝胶电泳对虎纹捕鸟蛛粗毒进行了分析 ,通过考马斯亮蓝与银染法显色 ,电脑软件识别出约 30 0个蛋白质点 .约有 35个含量较高的蛋白质点分布在分子量 1 0 k D以下区域 ,通过印迹法将凝胶上蛋白质点转移到 PVDF膜上以后 ,对上述分子量 1 0 k D以下的组分进行了 N端序列测定 ,鉴定到了虎纹捕鸟蛛毒素 HWTX- ,HWTX- ,HWTX- 和 SHL- 1在凝胶上的位置 ,同时发现了 5种新的肽类毒素组分 .     

重组虎纹捕鸟蛛毒素Ⅺ用pMAL-p2X载体的表达和纯化

虎纹捕鸟蛛毒素Ⅺ基因通过PCR扩增 ,插入pMAL p2X载体 ,基因 5′端插入凝血酶切割位点 .在大肠杆菌中经IPTG诱导高效分泌表达 .表达产物N端含麦芽糖结合蛋白 ,融合蛋白被分泌到大肠杆菌的胞间质 .经冷渗透休克后 ,透析脱盐 ,用凝血酶切割融合蛋白 ,再经SuperdexTM75分子筛柱层析、高效液相色谱反相C18柱纯化 ,得到重组虎纹捕鸟蛛毒素Ⅺ .质谱分析表明 ,rHWTX Ⅺ系正确表达产物 ,重组HWTX Ⅺ表现出与天然HWTX Ⅺ一致的生物学活性 .     

敬钊缨毛蛛毒素-Ⅷ的分离纯化与鉴定

从敬钊缨毛蛛（Chilobrachys jingzhao）粗毒中,通过阳离子交换色谱和反相高效液相色谱分离得到一种新的多肽神经毒素,命名为敬钊缨毛蛛毒素-Ⅷ（jingzhaotoxin-Ⅷ,JZTX-Ⅷ）.经MALDI-TOF分析表明该多肽分子质量为4 329.37 Da,结合氨基酸序列分析和RACE的cDNA快速扩增法得到了敬钊缨毛蛛毒素-Ⅷ的氨基酸序列和全长cDNA,序列为LFECSFSCDIKKNGKPCKGSGEKKCSGGWRCKMNFCVKV-COOH,其中6个半胱氨酸形成3对二硫键.敬钊缨毛蛛毒素-Ⅷ能阻断小鼠膈神经-膈肌标本的神经肌肉接头传递,经初步膜片钳实验分析,表明该多肽是一种钙离子通道抑制剂.     

虎纹捕鸟蛛毒素Ⅰ中组氨酸残基的修饰与活性的关系

用焦碳酸二乙酯 (DEPC)对虎纹捕鸟蛛毒素Ⅰ (HWTX Ⅰ )分子中的组氨酸残基进行了修饰 .修饰后的产物用高压液相色谱分离后采用质谱及氨基酸组成分析等相关技术进行鉴定 ,结果表明 ,DEPC对HWTX Ⅰ的修饰产生了咪唑环的单取代和咪唑环的双取代两种产物 .对修饰后的两种产物测定了对小鼠膈神经膈肌接头传递的影响 ,与天然的HWTX Ⅰ比较 ,组氨酸修饰后的HWTX Ⅰ其活性下降了 92 % ,证明组氨酸残基是HWTX Ⅰ活性相关残基     

虎纹捕鸟蛛毒素-I单残基突变体R20A-HWTX-I的化学合成与性质分析

虎纹捕鸟蛛毒素－１（Ｈｕｗｅｔｏｘｉｎ－１,ＨＷＴＸ－１）是从虎纹捕乌蛛（Ｓｅｌｅｎｏｃｏｓｍｉａ ｈｕｗｅｎａ）的粗只同的一种多肽类神经毒素。为了探明该毒素分子中统一的Ａｒｇ残基与其生物学活性的关系,运用固相多肽合成技术和Ｆｍｏｃ化学直接构建了Ａｌａ取代ＨＷＴＸ－１第２０位Ａｒｇ（Ｒ２０）的突变体Ｒ２０Ａ－ＨＷＴＸ－１;将合成的突一置于含谷胱甘肽的缓冲体系中氧化复性后用反相和特殊设计的离子交换Ｈ     

海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ突变体的固相合成和生理活性分析

海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ(HNTX-Ⅳ)是从我国海南捕鸟蛛粗毒中分离出的一种TTX-敏感型的钠离子通道阻断剂,由35个氨基酸残基组成,含3对二硫键.为了研究HNTX-Ⅳ结构与功能的关系,用芴甲氧羰基(Fomc)固相多肽合成方法合成了用丙氨酸(Ala)替代HNTX-Ⅳ第12位丝氨酸(Ser12)的突变体S12A-HNTX-Ⅳ和替代第29位精氨酸(Arg29)的突变体R29A-HNTX-Ⅳ.合成的突变体经谷胱甘肽法氧化复性和纯化后,分别用MALDI-TOF质谱进行分子量鉴定,用一维核磁共振波谱法分析空间结构的变化,膜片钳电生理方法分析生物学活性.结果表明,Ser12和Arg29被Ala突变后没有明显影响分子的空间结构,S12A-HNTX-Ⅳ的生物学活性与天然HNTX-Ⅳ的相近,提示Ser12与HNTX-Ⅳ的生物学活性无关或关系不大;而R29A-HNTX-Ⅳ的生物学活性下降了155倍,说明Arg29是与HNTX-Ⅳ生物学活性相关的关键残基之一.推测R29A-HNTX-Ⅳ活性的降低是由于Ala替代Arg后改变了HNTX-Ⅳ与受体作用的位点,而不是由于毒素分子整体空间结构变化所致.     

海南捕鸟蛛毒素-Ⅵ的分离纯化及鉴定

从分布于我国海南省的海南捕鸟蛛（Selenocosmia hainana)粗毒中,应用阳离子交换色谱和反相高效液相色谱分离得到1种多肽神经毒素,命名为海南捕鸟蛛毒素－Ⅵ（Hainantoxin-Ⅵ,HNTX-Ⅵ)。MALDI－TOF南谱分析及氨基酸序列分析表明该多肽毒素分子量为3.998 49kDa,序列为NH2－ECKYLWGTCEKDE－HCCEHLGCNKKHGWCGWDGTF－COOH,其中的6个Cys形成3对二硫键。HNTX－Ⅵ能阻断小鼠膈神经膈肌标本神经肌肉接头传递,脑室及硬膜外注射毒能使小鼠瘫软。同源性搜索表明该毒素与蜘蛛Grammostola spatulata毒素HaTx和蜘蛛Scodra griseipes中的SGTx1毒素有很高的同源性,而后两种毒素均为K^ 通道阻断剂。     

Arg26和Lys27突变对海南捕鸟蛛毒素-Ⅳ生物活性影响

海南捕鸟蛛毒素Ⅳ(hainantoxin-Ⅳ,HNTX-Ⅳ)是一种新型的从海南捕鸟蛛粗毒中分离纯化的作用于河豚毒素敏感型(tetrodotoxinsensitive,TTXS)钠通道阻断剂.采用2D1HNMR技术解析HNTXⅣ的空间结构为胱氨酸抑制剂结模体,为进一步阐述HNTX-Ⅳ结构与功能的关系,应用固相Fmoc方法化学合成了用丙氨酸代替海南捕鸟蛛毒素Ⅳ第26位精氨酸的单残基突变体R26AHNTXⅣ和第27位赖氨酸的单残基突变体K27AHNTXⅣ.合成的突变体用谷胱甘肽法氧化复性并通过反相高效液相色谱(RPHPLC)纯化.通过MALDITOF质谱测定突变体的分子量.通过核磁共振谱仪测定突变体的空间结构.通过全细胞膜片钳实验比较天然HNTX-Ⅳ(nHNTX-Ⅳ)和两个突变体分子的生物学活性.结果发现,nHNTX-Ⅳ的R26或K27被突变后的空间结构没有发生明显变化.R26AHNTX-Ⅳ能明显抑制TTXS钠电流,K27AHNTX-Ⅳ对TTXS钠电流无明显影响.说明第26位的精氨酸与HNTX-Ⅳ的生物学活性无关,而第27位赖氨酸则是HNTX-Ⅳ的关键残基.