领军人物首发性成果登JBC获亮点推荐

　　

生物通报道，中科院昆明动物研究所赖仞研究员联合上海药物研究所林海东、湖南师范大学教授梁宋平首次报道了在两栖类动物中发现的大量编码神经毒素的基因，研究成果文章The First Gene-encoded Amphibian Neurotoxin刊登在J Biol Chem（2009，284(33):22079-86）上。

 

领导这一研究的是中国科学院昆明动物所赖仞研究员，其早年毕业于中国科学院昆明动物研究所，曾在英国利物浦大学和美国阿拉巴马大学做博士后研究，2004年6月，中科院“****”引进人才，34岁就成为一个国家重点实验室的领军人物。

 

 研究小组从华西雨蛙的皮肤分泌液中发现了基因编码的神经毒，被命名为anntoxin。该毒素含有60个氨基酸残基、拥有2个分子内二硫键、通过阻断河豚毒素敏感的钠通道发挥神经毒活性。该毒素主要分布于华西雨蛙皮肤中，其含量高达25微克／克皮肤湿组织。它对昆虫、爬行类、鸟类和哺乳类动物具有强的致死毒性。Anntoxin与眼镜蛇毒来源的神经毒有显著的结构同源性，也表现部分生物活性的相似性。这些结构和功能相似性暗示了动物毒素的一种可能的进化联系。以前也有关于两栖动物南美箭毒蛙的生物碱毒素的报道，但其不是由基因编码的，而是来源于其食物（如昆虫），是不可遗传的，而目前发现的两栖动物神经毒素为基因编码产物。

 

在鱼类、爬行类、哺乳类动物以及无脊椎动物中早已发现了大量的基因编码的神经毒，却一直没有从两栖动物中发现基因编码的神经毒。

 

该研究成果被美国生物化学与分子生物学联合会作为亮点工作重点报道。

 

生物通推荐原文检索

The First Gene-encoded Amphibian Neurotoxin*

Dewen You1, Jing Hong¶1, Mingqiang Rong||1, Haining Yu**, Songping Liang||, Yufang Ma, Hailong Yang, Jing Wu, Donghai Lin¶2, and Ren Lai3

From the From the Biotoxin Units of Key Laboratory of Animal Models and Human Disease Mechanisms, Kunming Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650223, Yunnan, , the ¶Shanghai Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201203, , the ||The Key Laboratory of Protein Chemistry and Developmental Biology of Ministry of Education, College of Life Sciences, Hunan Normal University, Changsha 410081, , the **College of Life Sciences, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050016, Hebei, and , the Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100009, China

 

ABSTRACT

 

Many gene-encoded neurotoxins with various functions have been discovered in fish, reptiles, and mammals. A novel 60-residue neurotoxin peptide (anntoxin) that inhibited tetrodotoxin-sensitive (TTX-S) voltage-gated sodium channel (VGSC) was purified and characterized from the skin secretions of the tree frog Hyla annectans (Jerdon). This is the first gene-encoded neurotoxin found in amphibians. The IC50 of anntoxin for the TTX-S channel was about 3.4 µM. Anntoxin shares sequence homology with Kunitz-type toxins but contains only two of three highly conserved cysteine bridges, which are typically found in these small, basic neurotoxin modules, i.e. snake dendrotoxins. Anntoxin showed an inhibitory ability against trypsin with an inhibitory constant (Ki) of 0.025 µM. Anntoxin was distributed in skin, brain, stomach, and liver with a concentration of 25, 7, 3, and 2 µg/g wet tissue, respectively. H. annectans lives on trees or other plants for its entire life cycle, and its skin contains the largest amount of anntoxin, which possibly helps defend against various aggressors or predators. A low dose of anntoxin was found to induce lethal toxicity for several potential predators, including the insect, snake, bird, and mouse. The tissue distribution and functional properties of the current toxin may provide insights into the ecological adaptation of tree-living amphibians

 

赖仞  研究员， 35岁，现为中国科学院昆明动物所研究员，博士生导师。

赖仞研究员1972年7月出生四川省资中县，于2001年8月在中国科学院昆明动物研究所获得博士学位，在攻读博士学位期间，发表了8篇SCI研究论文，并申请了15项国家发明专利，于2002年5月到英国利物浦大学和美国伯明韩阿拉巴马大学作博士后研究，两年后于2004年应聘中国科学院“****”到中国科学院昆明动物研究所组建抗菌肽与天然免疫实验室。带领实验室全体人员共同努力、积极创新，在较短的2年多时间内，取得了较好的成绩，尤其是在动物抗菌肽的研究与利用方面，得到了国际的认可和关注。

赖仞研究员率领的学科组专注于动物抗菌肽的分离纯化以及结构与功能的研究。发现了200多种抗菌肽（占全世界的15-20%），克隆了近400条编码抗菌肽的cDNA序列（占全世界的50%），申请了34个国家发明专利，并获得了11项专利授权，在入选“****”的两年时间里共发表了19篇SCI收录研究论文。目前已发表SCI收录研究论文33篇（其中第一或通讯作者29篇）。

 

研究工作：

a、发掘了大量的抗菌肽，并对其结构、功能和基因进行了全面的研究。目前我们已从动物、微生物中发现了300种以上的抗菌肽，属于65个不同的多肽家族，占目前世界已知抗菌肽总数1500种（110个家族）的20％以上。代表性成果发表于Molecular cellular proteomics (2007), Molecular immunology (2008), Eur J Immunol (2006).

b、设计并改造了抗菌肽，使之同时具有抗菌和抑制胰蛋白酶水解活性；也改造了抗菌肽使之在胃酸环境发挥强抗菌活性。这些研究结果主要发表于FASEB J （2007）和FASEB J （2004）。这些改造的双功能多肽为抗菌肽的体内应用打下了坚实基础。

c、全面研究了吸血节肢动物（蜱和牛虻）与其宿主相互作用的分子机制，揭示了牛虻作为传统抗血栓药物的物质基础。这些研究结果主要发表于Molecular cellular proteomics (2008)。

d、发掘了大量的可以分泌具有应用前景活性多肽与蛋白的微生物资源，并进行了物种鉴定。发现了10多个微生物新种，5个新属，1个新科(中华杆菌科Sinobacteraceae)。中华杆菌科也是目前我国唯一自己发现命名的格兰氏阴性细菌新科。代表性结果分别发表于Int J Syst Evol Microbiol （2006，2007，2008）。

e、发现了新型皮肤抗氧化系统，并对两栖动物皮肤抗氧化多肽组学进行研究。代表性结果分别发表于Mol Cell Proteomics. 2008，Nov 20. [Epub ahead of print]

f、在这些工作基础上，发现了大量具有临床应用前景的活性多肽与蛋白，建立了相应的生物活性分子资源库，申请了35个发明专利，其中的15个已经获得授权（见附件）。

 

已发表和已接受的SCI研究论文

1: Yang H, Wang X, Liu X, Wu J, Liu C, Gong W, Zhao Z, Hong J, Lin D, Wang Y, Lai R. Antioxidant peptideomics reveals novel skin antioxidant system. Mol Cell Proteomics. 2008 Nov 20. [Epub ahead of print]

2: Xu X, Yang H, Ma D, Wu J, Wang Y, Song Y, Wang X, Lu Y, Yang J, Lai R. Toward an understanding of the molecular mechanism for successfully blood-feeding by proteomics analysis coupling with pharmacological testing of horse fly salivary glands. Mol Cell Proteomics. 2008, 7:582-90.

3: Li J, Xu X, Xu C, Zhou W, Zhang K, Yu H, Zhang Y, Zheng Y, Rees HH, Lai R, Yang D, Wu J. Anti-infection peptidomics of amphibian skin. Mol Cell Proteomics. 2007, 6:882-94.

4: Li J, Zhang C, Xu X, Wang J, Yu H, Lai R, Gong W. Trypsin inhibitory loop is an excellent lead structure to design serine protease inhibitors and antimicrobial peptides. FASEB J. 2007, 21:2466-73.

5: Lai R, Takeuchi H, Lomas LO, Jonczy J, Rigden DJ, Rees HH, Turner PC. A new type of antimicrobial protein with multiple histidines from the hard tick, Amblyomma hebraeum. FASEB J. 2004, 18:1447-9.

6: Wang Y, Hong J, Liu X, Yang H, Liu R, Wu J, Wang A, Lin D, Lai R. Snake cathelicidin from Bungarus fasciatus is a potent peptide antibiotics. PLoS ONE. 2008, 3:e3217.

7: Odorranalectin is a small peptide lectin with potential for drug delivery and targeting. Li J, Wu H, Hong J, Xu X, Yang H, Wu B, Wang Y, Zhu J, Lai R, Jiang X, Lin D, Prescott MC, Rees HH. PLoS ONE. 2008, 3:e2381.

8: Yan X, Feng H, Yu H, Yang X, Liu J, Lai R. An immunoregulatory peptide from salivary glands of the horsefly, Hybomitra atriperoides. Dev Comp Immunol. 2008, 32:1242-7.

9: Lu Y, Ma Y, Wang X, Liang J, Zhang C, Zhang K, Lin G, Lai R. The first antimicrobial peptide from sea amphibian. Mol Immunol. 2008, 45:678-81.

10: Lai R, Lomas LO, Jonczy J, Turner PC, Rees HH. Two novel non-cationic defensin-like antimicrobial peptides from haemolymph of the female tick, Amblyomma hebraeum. Biochem J. 2004, 379:681-5.