《Toxicon: X》:Structural and functional characterisation of isolated puff adder (
Bitis arietans) venom serine proteases.
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鼓腹蝰蛇毒液含有独特且非典型的酸性及碱性毒液丝氨酸蛋白酶(SVSPs)。酸性、激肽释放酶样形式是一种明胶酶:这是SVSPs的一种新活性。碱性形式与独特的M. lebetinaα-纤维蛋白原酶ML-AF非常相似。生化分析表明它们可能在血液毒性中发挥作用。
鼓腹蝰蛇毒液含有独特且非典型的酸性及碱性毒液丝氨酸蛋白酶(SVSPs)。酸性、激肽释放酶样形式是一种明胶酶:这是SVSPs的一种新活性。碱性形式与独特的M. lebetinaα-纤维蛋白原酶ML-AF非常相似。生化分析表明它们可能在血液毒性中发挥作用。
鼓腹蝰蛇(Bitis arietans)是非洲地区造成严重蛇伤的重要毒蛇,其毒液中的丝氨酸蛋白酶(SVSPs)在蝰蛇科中广泛存在,通常以约26 kDa单体蛋白为骨架,通过可变N-糖基化形成28–67 kDa的多种分子形式,并作用于止血系统多个环节。然而,以往针对鼓腹蝰蛇SVSPs的研究仅报道了纤维蛋白原溶解和激肽释放酶样活性,对其完整组成、分子差异及地理变异缺乏系统性认识。已有数据显示,尼日利亚蛇毒中的SVSP转录表达和类胰蛋白酶活性比坦桑尼亚高约5倍,提示该毒素家族具有显著的地理多样性。为了全面理解鼓腹蝰蛇毒液的病理效应并寻找潜在治疗靶点,研究人员从尼日利亚和坦桑尼亚个体中系统分离了SVSPs,并进行了结构与功能表征。该研究发表于《Toxicon: X》。
研究人员使用了来自利物浦热带医学院(LSTM)饲养的5条尼日利亚(NGA)和4条坦桑尼亚(TZA)鼓腹蝰蛇个体,采集毒液后通过体积排阻色谱(SEC)、阳离子/阴离子交换色谱及反相高效液相色谱(RP-HPLC)逐步纯化SVSPs;采用SDS-PAGE、PNGase F去糖基化、胰蛋白酶消化和液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)进行结构鉴定;利用酪蛋白降解、胰岛素B链切割、血管紧张素肽段转化及多种显色底物测定蛋白酶类别与肽键特异性;并通过明胶酶谱、纤维蛋白原/凝血酶原降解等实验评估其功能活性。
结果部分保留了以下小标题:
3.1 Gelatinase assays:通过明胶酶谱检测发现,尼日利亚毒液在55–60 kDa处呈现强明胶酶活性,该活性可被丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF完全抑制,但不被金属蛋白酶抑制剂EDTA抑制,证明此活性来自SVSP;坦桑尼亚毒液无此活性,进一步证实了地理差异。
3.2 Isolation and biochemical characterisation of the serine proteases (SVSPs):经色谱分离,研究人员从尼日利亚毒液中获得碱性SVSPs(52、56 kDa)和酸性SVSPs(56、60 kDa)。PNGase F去糖基化实验显示,碱性SVSPs分别含有4个和5个N-糖链,酸性SVSPs含有5个和6个N-糖链。质谱数据与尼日利亚转录组中的SVSP序列匹配良好,预测的等电点和N-糖基化数目与色谱行为和实验结果一致。
3. Confirmation of protease class and determination of peptide bond specificity of the isolated SVSPs:酪蛋白降解实验确认两种SVSP均被PMSF抑制。胰岛素B链切割实验显示,碱性SVSP能切割多个位点,主要作用于L-C、Y-L和Y-T肽键,而酸性SVSP不能切割胰岛素B链。显色底物实验表明,酸性SVSP为类胰蛋白酶,对含精氨酸底物BAEE及S-2288、S-2302有活性;碱性SVSP则仅对含苯丙氨酸的底物N-succinyl-A-A-P-F-pNA表现出弱活性,呈明确的非类胰蛋白酶特征。
3.3 Activity of the isolated proteases in the functional assays:
3.3.1 Gelatinase activity:纯化蛋白的明胶酶谱显示,明胶酶活性仅存在于酸性SVSPs中,碱性SVSPs无此活性;部分去糖基化不影响酸性SVSP的明胶酶活性,表明N-糖链并非其活性所必需。
3.3.2 Fibrinogen, prothrombin and laminin degradation:酸性SVSP可同时切割纤维蛋白原的α链和β链,碱性SVSP仅显示α-纤维蛋白原酶活性;两者均不能降解凝血酶原和基底膜层粘连蛋白。
3.3.3 Cleavage of angiotensin-related peptides:碱性SVSP可切割血管紧张素I,产生血管紧张素1-7、1-8和1-9等多种产物;全毒液实验显示,尼日利亚毒液(同时含有碱性SVSP和PI型蛇毒金属蛋白酶)生成血管紧张素1-8与1-7的混合物,而坦桑尼亚毒液仅生成血管紧张素1-8,表明地理差异会影响血管活性肽的生成。
讨论部分指出,鼓腹蝰蛇SVSPs在生化上具有非典型性。酸性SVSP具备明胶酶活性,这是首次在SVSP中发现的新功能,可能参与毒液引起的组织损伤、坏死及水疱形成;两种SVSP均能降解纤维蛋白原,可能通过消耗功能性纤维蛋白原而加剧凝血病;碱性SVSP可产生血管收缩剂血管紧张素II,而其他毒液组分可产生血管扩张剂血管紧张素1-7,二者对血压的净效应难以预测。此外,酸性SVSP序列中含有激肽释放酶样SVSP Kn-Ba的特征肽段,提示其可能具有激肽释放酶样活性,参与低血压反应。
结论部分翻译如下:本研究确定了鼓腹蝰蛇中存在两种非典型SVSP。酸性形式负责先前检测到的强明胶酶活性,这是SVSP的一种新角色,且该活性存在地理变异。碱性形式与独特的M. lebetinaα-纤维蛋白原酶ML-AF非常相似。鉴于这些蛋白水解活性可能在蛇伤病理中发挥主要作用,鼓腹蝰蛇咬伤的临床表现呈现显著变异性。开发泛非抗蛇毒疗法必须考虑关键毒液组分水平及其相对毒性的地理差异。小分子药物(SMTs)虽被考虑用于蛇伤治疗,但现有药物如nafamostat仅作用于类胰蛋白酶SVSP,碱性SVSP在蛇伤病理中的具体作用仍需进一步阐明。