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来源于自然界的生物毒素,比如蝎子毒素、蜘蛛毒素、蛇毒素以及某些已经被报道的海洋生物毒素,都是自然界很宝贵的并值得研究的资源。有很多多肽以及小分子物质已经从毒液中分离出来并做出相应活性检测,其中绝大部分是影响人体细胞表面离子通道受体的功能从而引发下游信号通路发生变化致使人产生极大的不适或死亡。所以某些分子量小且活性稳定的分子常被用来当作工具试剂来研究离子通道的结构与功能。 生物膜上的离子通道是由细胞自身表达的特殊蛋白质,一般由多个相似的亚基组成并在中间形成的孔隙,镶嵌在细胞膜上,是各种无机离子跨膜被动运输的通路。生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输(顺离子浓度梯度)和主动运输(逆离子浓度梯度)两种方式。被动运输的离子载体称离子通道,主动运输的离子载体称为离子泵。生物膜对离子的通透性与多种生命活动过程密切相关;例如,感受器电位的发生、神经兴奋与传导、中枢神经系统的调控功能、心脏搏动、平滑肌蠕动、骨骼肌收缩、激素分泌、光合作用和氧化磷酸化过程中跨膜质子梯度的形成等。离子通道按照其被激活的方式可以分为电压门控型离子通道、配体门控型离子通道、机械门控型离子通道等。离子通道体现出的活性就是通过调节通道的开放或关闭从而改变相应物质进出细胞的能力,对于细胞实现各种功能具有重要作用。离子通道分布在人体各个部位,在不同的脏器细胞膜上通道类型的分布也会不同,离子通道通过人体自身严谨的调节机制维持着人类的身体健康。当离子通道的结构或功能发生异常时,就会引起人体疾病。所以通过调节离子通道的功能来改善某些人类疾病的症状是现在医学的新研究方向。 吸血节肢动物是自然界存在的对人类身体健康危害很大的昆虫类,其中较为常见的有昆虫纲双刺目蚊科、昆虫纲双刺目蝇科、昆虫纲双刺目虻科、昆虫纲蚤目昆虫等,吸血昆虫将口器刺入人体后会释放一些物质使人类对疼痛、瘙痒等不适症状感应减弱或延迟,以便它们吸食血液。有的科研团队已从这些唾液腺分泌物中分离纯化出多种有功能的多肽,其中主要是抗凝血物质、抗血小板因子、舒血管物等,能够影响宿主的凝血系统、免疫反应、炎症反应等。 蚤类是吸血节肢动物的一种,是鼠疫和鼠源性斑疹伤寒等自然疫源性疾病的重要传播媒介。印鼠客蚤属蚤科客蚤属,产自非洲苏丹献迪,是滇、粤、闽黄胸鼠鼠疫的主要媒介,也是世界公认的最重要的家鼠与人之间鼠疫以及鼠源性斑疹伤寒的媒介。目前我国鼠疫形势并不乐观,尤其是珠三角地区鼠疫仍是人类生命的重要威胁,这些地方空气潮湿又有密度较高的家鼠野鼠,所以研究印鼠客蚤的生活习性及分泌物成分对人类健康及其重要。现在对于蚤类唾液腺分泌物成分的研究也多数为抗炎免疫分子,但是之前少数研究报道证实了有的唾液腺多肽也能够影响电压门控型离子通道的功能。这些报道发人深思:对于我们表达纯化得到了一系列来源于印鼠客蚤唾液腺的多肽是否也能从中找到能够影响电压门控型离子通道功能的活性分子呢?若真的找到了类似的活性分子又能改善人类现有的哪些疾病呢? 目的: 1)探究印鼠客蚤唾液腺多肽FS50是否具有电压门控型离子通道的活性 2)探究FS50与电压门控型离子通道的作用机制 3)FS50是否能够改善某些电压门控型离子通道引发的疾病 方法: 1)通过膜片钳技术验证FS50是否有电压门控型离子通道活性 2)膜片钳技术验证FS50与Nav1.5通道作用方式与关键作用残基 3)使用BaCl2诱导大鼠与猕猴心率失常的模型验证FS50对心率失常是否有改善功能 4)MTT法及CellTiter-lumi化学发光法验证FS50对于高表达Nav1.5受体的肿瘤细胞系MDA-MB-231增殖活性影响 5)划痕法与侵袭小室法验证FS50对MDA-MB-231细胞的迁移运动活性的影响 6)Western Blot与免疫荧光法验证FS50对MDA-MB-231细胞Nav1.5受体蛋白表达量的影响 7)实时定量PCR法验证FS50对MDA-MB-231细胞Nav1.5受体mRNA表达水平的影响 结果: 1)FS50能够呈浓度依赖性抑制Nav1.5通道功能,IC50为1.58±0.40μM。 2)FS50通过R6、H11、K32氨基酸残基发挥与Nav1.5通道作用。 3)FS50能够显著降低大鼠与猕猴心率失常的发生频率与持续时间。 4)FS50能够显著地降低MDA-MB-231细胞运动性却不影响细胞生长活性。 5)FS50并不改变MDA-MB-231细胞总Nav1.5受体的蛋白表达,但是却降低受体向细胞膜上转入。 6)FS50能够降低MDA-MB-231细胞MMP-9的活性及其mRNA水平。 结论: 研究结果发现表达纯化来自于印鼠客蚤唾液腺的多肽FS50能够特异地抑制Nav1.5通道受体功能;其与离子通道受体的作用机制是作为一个空间位阻阻滞剂发挥阻断作用,特点表现为不影响通道对离子的选择性、不影响通道的稳态激活与失活,却能显著抑制钠电流。FS50与通道受体结合的关键残基有R6、H11、K32,这些残基分布在FS50多肽结构表面且都位于正电荷分布密集区。FS50对于Nav1.5通道功能异常引起的心率失常具有很好的疗效,能够显著延缓心率失常发生的时间及心率失常持续的时间。Nav1.5通道作为一个细胞运动性的重要调节靶点,FS50能够通过减弱Nav1.5通道的功能而减弱高表达该受体的肿瘤细胞MDA-MB-231的转移和侵袭。