A型产气荚膜梭菌α毒素分子生物学的研究进展

A型产气荚膜梭菌是引起各种动物坏死性肠炎、肠毒血症及人类创伤性气性坏疽的主要病原菌之一,其致病因子是菌体产生的α毒素.近年来,对α毒素的分子生物学研究取得了重大进展,本工作就α毒素的检测方法、基因克隆与表达、结构与功能、氨基酸的组成对α毒素生物活性的影响以及抗α毒素单链抗体的研究进行了综述.     

ω-芋螺毒素MVIIA和MVIIC对α9α10乙酰胆碱受体的活性研究

分析和检测了ω-芋螺毒素MVIIA和MVIIC对α9α10乙酰胆碱受体(nAChR)的结合活性,并用重组表达在非洲爪蟾卵母细胞膜上的大鼠α9α10 nAChR受体,分别评价了2个ω-芋螺毒素MVIIA和MVIIC在常规的ND96灌流液和不含钙离子的钡离子ND96灌流液(Ba2+ND96)中对该受体的阻断活性.研究表明,2个ω-芋螺毒素MVIIA和MVIIC在Ba2+ND96灌流液中对α9α10 nAChR没有抑制作用,而它们在常规的ND96灌流液中却表现出微弱的抑制活性,这应是受钙离子激活产生的氯离子电流影响的结果.因此,2个ω-芋螺毒素MVIIA和MVIIC并不是α9α10 nAChR的有效阻断剂,其作用机理与α-芋螺毒素Vc1.1和Rg IA完全不同.本研究阐明了芋螺毒素抑制α9α10 nAChR和钙离子通道的机理,这对研发新型的芋螺毒素镇痛药和更好地治疗顽固性疼痛具有很重要的科学意义.     

蝎α-毒素的分子进化:加速突变与功能趋异

蝎α-毒素为一类空间结构高度相似而药理学功能趋异的蛋白质家族.cDNA序列分析表明蝎α-毒素5′非翻译区和信号肽编码区序列的保守性显著高于成熟毒素编码区,3′非翻译区在药理学组内高度保守.而且,成熟毒素编码区密码子第1,2和3位核苷酸突变率相似.非翻译区内每个位点的核苷酸替代数(K)小于成熟毒素编码区内每个同义位点的核苷酸替代数(Ks),而且成熟毒素编码区内每个非同义位点的核苷酸替代数(Ka)接近或大于Ks值.上述数据表明,蝎α-毒素成熟肽编码区内的突变为加速进化方式.这一结论得到进化树结果的支持.此外,研究还表明稳定3D结构的15个保守性残基靠近分子内部,这可能作为蝎α-毒素结构性限制因素在进化过程中维持CSαβ结构的恒定;4个热点突变区分布于分子表面的潜在功能区,表明正性Darwin选择驱动了蝎α-毒素的加速进化.研究结果合理地解释了蝎α-毒素保守性3D结构与趋异的药理学功能之间的关系.     

蝎α—毒素的分子进化：加速突变与功能趋异

蝎α－毒素为一类空间结构高度相似而药理学功能趋异的蛋白质家族。cDNA序列分析表明蝎α－毒素5′非翻译区和信号肽编码区序列的保守性显著高于成熟毒素编码区，3′非翻译区在药理学组内高度保守。而且，成熟毒素编码区密码子第1，2和3位核苷酸突变率相似。非翻译区内每个位点的核苷酸替代数（K）小于成熟毒素编码区内每个同义位点的核苷酸替代数（Ks)，而且成熟毒素编码区内每个非同义位的核苷酸替代数（Ka)接近或大于Ks值。上述数据表明，蝎α－毒素成熟肽编码区内的突变为加速进化方式。这一结论进化树结果的支持。此外，研究还表明稳定3D结构的15个保守性残基靠近分子内部，这可能作为蝎α－毒素结构性限制因素在进化过程中维持CSαβ结构的恒定；4个热点突变区分布于分子表面的潜在功能区，表明正性Darwin选择驱动了蝎α－毒素的加速进化。研究结果合理地解释了蝎α－毒素保守性3D结构与趋异的药理学功能之间的关系。     

C型产气荚膜梭菌PCR快速检测方法的建立

为了对产气荚膜梭菌进行快速检测,本研究以GenBank发表的产气荚膜梭菌α毒素、β毒素作为参考,应用生物学软件设计扩增C型产气荚膜梭菌α毒素和β毒素的特异性引物,预期基因片段大小分别为1 110 bp与927 bp;建立PCR反应体系并设置反应条件;反应结束后对扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳进行检测。结果表明,设计的引物可以良好的扩增出C型产气荚膜梭菌的α毒素和β毒素基因,扩增的基因片段大小与预期的一致,阴性水对照与ε毒素对照扩增电泳泳道均为阴性。此方法用于判定C型产气荚膜梭菌的毒素型是可行的。     

微量法测定产气荚膜梭菌α毒素

为了快速、灵敏地测定样品中的产气荚膜梭菌α毒素，本实验以产气荚膜梭菌培养滤液经硫酸铵分段盐析、丙酮分段沉淀及凝胶过滤得精制α毒素，在96孔细胞板上，经卵黄反应浊度(微量)法测定精制α毒素及培养滤液卵黄反应滴度分别为1：32768和1：2048，且该方法特异性强、稳定性好，是产气荚膜梭菌α毒素的一种快速、简便的检测手段．     

海南产桶形芋螺毒液组分对乙酰胆碱受体不同亚型的活性研究

为了从海南产桶形芋螺(Conus betulins Linnaeus)的毒液中发现作用于烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs)不同亚型的天然毒素,本研究利用高效液相色谱法,从桶形芋螺的毒液中分离和纯化了天然毒素组分,并以非洲爪蟾卵母细胞表达的nAChRs各种亚型为药靶,采用双电极电压钳电生理技术,筛选了作用于nAChRs不同亚型的天然芋螺毒素组分.结果显示:通过分离和纯化方法,从桶形芋螺的毒液中获得了16个天然毒素组分,此后测定了每个组分对nAChRs各个亚型的阻断活性,同时发现组分CBL-2,CBL-3和CBL-4对肌肉型(α1β1δε)nAChR具有强阻断活性;组分CBL-12对α4β2 nAChR亚型有阻断作用;组分CBL-4和CBL-5对α3β2 nAChR亚型有阻断作用.由此认为:这5个天然毒素组分分别对α3β2,α4β2和α1β1δεnAChR这三种亚型有阻断活性,特别是其能阻断α4β2 nAChR亚型的活性,在此之前还未发现α4β2 nAChR亚型的特异阻断剂.     

新的天然化合物杀虫剂--植物源光敏毒素

植物光敏毒素以其高效、安全、易降解、商业上可大量得到、经济、有工业开发前任以及得到众认可等特点,成为合成杀虫剂的替代物前景广阔,已知识 植物光敏毒素包括聚酮化合物、肉桂酸衍生物、生物碱、卟啉等。并阐述了光敏毒素的光化学作用方式与机制,及其对昆虫的影响,从而展示了光敏毒素杀虫剂的应用前景,基本对α－Ｔ进行了详细的阐述。     

产气荚膜梭菌α毒素研究进展

对产气荚膜梭菌α毒素的组成、结构、理化性质、作用机理、检测及分子遗传等方面的研究进展作了简要综述。     

虎纹捕鸟蛛神经毒素Huwentoxin—I的二级结构研究

Ｈｕｗｅｎｔｏｘｉｎ－Ｉ是一种小分子量的多肽类毒素，它能阻断脊椎动物的神经肌肉接头接头传递。该毒素分子内含３３个氨基酸残基，有三对二硫键。本文报道用圆二色性光谱分析法对该毒素二级结构的测定和分析，并用Ｃｒｅｅｎｆｉｅｌｄ等介绍了方法计算其二级结构中各种成分的含量。结果表明，此多肽分子中，α螺旋约占２２－２８％，β折叠约占２２－３５％，而β转角和无规卷曲约占４１－４９％。实验还表明，此毒素砂同ｐＨ条     

抗CPAα毒素单链抗体基因的克隆和表达及其生物学特性研究

应用RT—PCR技术 ,从分泌具有中和活性的抗A型产气荚膜梭菌 (CPA)α毒素单克隆抗体的杂交瘤细胞中 ,扩增出单链抗体 (ScFv)基因 ,并将其定向克隆于表达载体 pHOG2 1中 ,构建重组表达载体 pHOG 2E3,转化至大肠杆菌XL1 Blue中 ,筛选出表达菌株XL1 Blue(pHOG 2E3)。SDS PAGE分析结果表明 ,在 2 0℃用IPTG诱导培养时 ,表达的ScFv蛋白占菌体总蛋白的 2 5 %,ScFv蛋白主要以包涵体的形式存在 ,但在胞周质和培养上清中也能检测到ScFv蛋白 ,其中在胞周质中表达的ScFv蛋白占菌体可溶性蛋白的 4 %。生物学试验结果表明 ,ScFv基因表达产物不仅能够中和α毒素的磷酯酶C活性 ,而且对攻击致死剂量α毒素的小鼠产生良好的被动保护作用     

AS—3毒素的分离纯化及理化性质研究

ＡＳ－３毒素是由作者分离鉴定的一株梭关芽孢杆菌产生的神经性毒素，是一种大分子蛋白质。作者对ＡＳ－３毒素的分离纯化及理化性质作了初步研究，测得其蛋白质分子由两个亚基组成，分子量为１４８０００Ｄａ，等电点为５．９６，最大吸收波长２８８．５ｎｍ，含１７种氨基酸，二级结构中α－螺旋占多数，β－折迭和无规则卷曲较少。     

T-2毒素神经毒性作用机制研究

T-2毒素是一种具有神经毒性的霉菌毒素,主要污染农作物及其制品,已经发现PC12细胞对低于12 ng/mL的T-2毒素很敏感,表现为细胞活力下降、乳酸脱氢酶（LDH）释放增加并伴有氧化应激和线粒体损伤、Nrf2/HO-1通路上调、线粒体膜电位（MMP）降低和线粒体凋亡。通过研究,首次发现T-2毒素可引发神经炎症,表现为NF-κB的表达和易位增加,以及提高促炎细胞因子TNF-α、IL-6、IL-8和IL-1β的分泌。综上所述,T-2毒素刺激PC12细胞诱发细胞凋亡和炎症,而氧化应激在神经毒性过程中起关键作用。     

从中国大陆产银环蛇毒纯化的第三个K－神经毒素Ⅱ．功能检测

从中国大陆产银环蛇毒纯化得到两个Ｋ－神经毒素：Ⅵ２６及Ⅷ１ｂ峰，其中Ⅵ２ｄ峰的部分氨基酸顺序与Ｋ－银环蛇毒素结构均一。Ⅵ２６及Ⅷ１ｂ峰在浓度分别为１５０ｎｍｏｌ／Ｌ及２００ｎｍｏｌ／Ｌ经３０分钟可完全阻断小鸡睫状神经节的烟碱传递，表明这两个Ｋ－神经毒素均为高效神经元烟碱乙酰胆碱受体拮抗剂。以Ａｆｆｉ－ｇｅｌ４０１亲和层析柱纯化的电鳐烟碱受体在严格的脂－蛋白比例下重构至人工微团上，以￣（８６）Ｒｂ￣＋内流至荷有烟碱乙酰胆碱受体的囊泡来衡量离子通道功能．测定了α－银环蛇毒素及Ｋ－神经毒素对受体离子内流的抑制作用．毒素（μｍｏｌ）与受体（μｍｏｌ）比值为０．５时，α－银环蛇毒素１００％阻断氨甲酰胆碱作用下的受体离子内流。１０倍于此浓度的Ｋ－神经毒素对离子通道活动无影响。     

虎纹捕鸟蛛神经毒素Huwentoxin-Ⅰ的二级结构研究

Huwentoxin-Ⅰ是一种小分子量的多肽类毒素,它能阻断脊椎动物的神经肌肉接头传递。该毒素分子内含33个氨基酸残基,有三对二硫键。本文报道用圆二色性光谱分析法对该毒素二级结构的测定和分析,并用Creenfield等介绍的方法计算其二级结构中各种成分的含量。结果表明,此多肽分子中,α螺旋约占22—28％,β折叠约占22—35％,而β转角和无规卷曲约占41—49％。实验还表明,此毒素在不同pH条件下的二级结构均比较稳定,将它加热到80℃保温20分钟后再测定其CD光谱,其二级结构成分变化不大。用各种不同的方法对其二级结构进行了预测,结果表明该分子一级结构序列N-末端有一小段β折叠,C-末端有一段α螺旋,分子中部的大部分残基为β转角和无规卷曲构象。     

短链蝎毒素BmK38的1H-NMR谱峰归属、二级结构分析及溶液构象

BmK38是最近从东亚钳蝎（Buthus martensi Karsch，BmK）中分离纯化得到的一种短链蝎毒素．应用2D-NMR技术研究BmK38的溶液构象，通过分析其在水溶液中的DQF-COSY、TOCSY和NOESY等1^H—NMR谱，识别了BmK38全部40个氨基酸残基的自旋体系，并通过分析NOESY谱图中dαN、dNN、dβN的联系，完成了序列专一性谱峰归属，标定了全部主链质子和绝大部分侧链质子的化学位移．根据谱峰归属的结果和NMR数据分析了BmK38的二级结构组成并且计算出BmK38的溶液构象．结构计算的结果与前述二级结构的分析是一致的．结果表明，肽段Gln8-Arg17形成α螺旋，而肽段Gly22-Glu29以及Leu32-CYS39构成反平行的口折叠，属于典型的短链蝎毒素的折叠形式．通过与其他OUKTx短链蝎毒素的结构比较，讨论了BmK38的结构特异性以及结构功能的相互关系．     

Xenorhabdus nematophila BP品系xptB1基因的克隆和序列分析

采用PCR方法,从该室构建的Xenorhabdus nematophila BP品系粘粒文库的一个对棉铃虫有强口服杀虫活性的粘粒cos83中扩增出全长的xptB1基因,将扩增片段回收纯化后,连接到pMD-18T载体,转化大肠杆菌TG1后进行序列测定和分析。结果显示,该基因全长为3051bp,编码1016个氨基酸,其编码的毒素BP XptB1与X.nematophila PMF1296品系的XptB1的氨基酸序列同源性平均为95.8%,两侧高度一致,中间第607—738位差异明显。结构分析显示,两者在跨膜区,α螺旋等方面也有差异。BP XptB1与Photorhabdus luminescens的TccC毒素,Serratia entomophila的SepC,以及Yersinia pseudotubercusis和Y.pestis等的杀虫毒素均有58%以上的同源性。分析结果预示了XptB1可能是一个杀虫毒素。     

邻苯二甲醛比色测定山黧豆毒素ODAP

山黧豆是一种抗寒、耐旱,抗贫瘠的豆科作物。宜于在我国西北黄土高原种植,因富含蛋白质,可作为食品及饲料资源,但其中含毒素,多食后导致下肢瘫痪。我们已报导分离鉴定该毒素为β-草酰氨基丙氨酸(β-N-oxalyl-amino-alanine)(简称 BOAA)也称为β-草酰二氨基丙酸(β-N-oxalyl-L-α,β-diaminoPropionic acid)(简称 ODA     

光活化毒素α-T对棉铃虫和亚洲玉米螟离体水解酶系的影响

研究了典型光活化毒素α—T对棉铃虫和亚洲玉米螟羧酸酯酶(CarE)、酸性磷酸酶(AP)、碱性磷酸配酶(ALP)等水解酶离体活性的影响．结果表明，高浓度α—T可使棉铃虫CarE、ALP和亚洲玉米螟ALP活性降低，诱导棉铃虫AP活性升高，但不影响亚洲玉米螟CarE、AP活性．光照下高浓度α—T对两种昆虫CarE、AP、ALP离体活性均有抑制作用。     

对于αO-芋螺毒素GeXIVA[1,2]安全性的评价

为了初步评价αO-芋螺毒素Ge XIVA[1,2]的安全性,以昆明种(KM)小鼠为受试动物,于给药组连续7天对每只小鼠肌肉注射10 nmol的αO-芋螺毒素Ge XIVA[1,2],对照组则给予等容积的生理盐水.实验期间监测小鼠的体重变化,观察小鼠的毒性反应,给药结束后,即第8天摘除其眼球并采血,检测小鼠的血常规、血液生化等指标,同时剖取其主要脏器,称重后计算脏器系数,并以此来评价Ge XIVA[1,2]的毒性作用,然后对该药物剂量的安全性进行初步评价.结果显示:Ge XIVA[1,2]组的小鼠与生理盐水组相比较,小鼠活动正常,且未见明显的毒性反应或死亡现象;实验期间给药组小鼠在各个观察时间的体重与对照组比较均未发现显著性差异(P0.05);给药组与阴性组在血常规检查、血生化检测、脏器系数(%)等方面均无显著性差异(P0.05).由此认为,在本实验剂量范围内,αO-芋螺毒素Ge XIVA[1,2]的安全性好,且无明显的毒副作用.