间斑寇蛛卵粒蛋白的分离纯化和结构与性质分析

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间斑寇蛛(L.tredecimguttatus)又名黑寡妇蜘蛛,是目前世界上已知毒性最强的蜘蛛之一。与其它有毒动物不同,间斑寇蛛除了毒腺中存在有毒成分外,其身体的其它部分(如腿、腹部组织等)甚至其卵粒和幼蛛体内也含有毒性成分。目前对间斑寇蛛卵粒毒素的研究已取得新的进展,本研究室综合利用生理、生化和蛋白质组学等技术对间斑寇蛛卵粒毒性的分子基础进行了分析,发现卵粒富含大分子量蛋白质,卵粒的毒性主要为其蛋白质成分所致;与毒腺毒液的蛋白质组成相比,卵粒的蛋白质组成更为复杂,两者的相似性很小,提示卵粒具有不同于毒腺毒液的毒理机制。同时,利用多种生化分离技术对卵粒中的蛋白质类成分进行了系统的分离纯化研究,已先后从卵粒提取物中分离得到了两种全新的毒素蛋白,分别命名为Latroeggtoxin-Ⅰ和-Ⅱ,并对其结构和功能进行了初步分析。为了进一步研究间斑寇蛛卵粒中的活性蛋白,探究卵粒毒性的分子机制,本研究综合利用凝胶过滤层析、离子交换层析和反相高效液相层析等生化分离技术对卵粒粗提物中的其他蛋白质成分进行分离纯化,并对得到的纯化蛋白进行结构和性质分析。间斑寇蛛卵粒经反复研磨和提取得到卵粒粗提物,然后通过凝胶过滤层析得到7个主要的分离峰(P1-P7)。初步的毒性实验提示1号峰(P1)含有毒性较强的成分,故本研究选择该峰进行进一步的分离。P1峰经DEAE阴离子交换柱层析得到5个主要分离峰(D1-D5)。然后利用基于C4柱的反相高效液相层析对主峰D4的成分进行进一步的脱盐和分离纯化,最终得到一个单一的蛋白质成分。SDS-PAGE分析表明该蛋白样品已达到电泳纯,蛋白质的分子量约为35 kDa。毒性分析发现,该蛋白在实验剂量下对小鼠没有明显的毒性作用,对离体小鼠膈神经-膈肌标本的神经肌肉传导和大鼠背根神经节神经元上的钠、钾离子通道电流也无明显的影响,但对美洲蜚蠊具有较强的毒性作用,按10 μg/g剂量腹腔注射后,蜚蠊表现出明显的中毒症状,包括身体翻转、动作迟缓、反应迟钝等,并最终死亡。利用蜚蠊背侧不成对中间神经元进行膜片钳分析时,发现该蛋白对钾离子通道和钙离子通道电流具有一定的抑制作用。这些结果提示该蛋白可能是一种昆虫特异的毒素,命名为Latroeggtoxin-Ⅲ。Edman降解法测序结果显示,该蛋白 N 端的序列为 S-T-K-S-S-E-S-L-Y-L-E-A-L-Y-I-D-K-M-T-H-E-P-V-A-D—。利用该序列采用Mascot和BLAST软件进行序列搜寻和同源性分析,没有发现完全匹配的蛋白,证明Latroeggtoxin-Ⅲ是从间斑寇蛛卵粒中分离纯化的一种新型毒素蛋白。
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