《蜘蛛多肽類毒素與Kv4鉀通道相互作用的分子機制研究》是依託中南大學，由鄧梅春擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：蜘蛛多肽類毒素與Kv4鉀通道相互作用的分子機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄧梅春
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電壓門控Kv4鉀通道廣泛分布於神經元、心肌等可興奮性組織中，在調節神經元放電頻率和心肌興奮收縮耦聯等方面起重要作用，是一種重要的跨膜結構蛋白，也是治療藥物作用的重要靶標之一。敬釗纓毛蛛毒素-IX、-X、-XI是從我國特有強毒性蜘蛛-敬釗纓毛蛛的毒液中分離到的3種鉀離子通道調製劑。本課題將深入研究這3種蜘蛛多肽毒素對多種已克隆鉀離子通道亞型的不同選擇性以及對哺乳動物Kv4鉀離子通道的調製作用。運用鉀通道定點突變等分子生物學技術和電生理技術，揭示Kv4鉀通道亞型與敬釗纓毛蛛毒素髮生相互作用的關鍵活性位點以及對毒素呈現不同親和力的分子機制。運用多肽固相合成技術合成敬釗纓毛蛛毒素突變體，分析敬釗纓毛蛛毒素結合Kv4鉀通道亞型的關鍵胺基酸殘基，從而進一步提高目的毒素多肽對鉀通道亞型的選擇性和專一性。期望此課題的開展能為蜘蛛肽類毒素在神經生物學等方面的套用和藥物先導分子的設計開發提供理論基礎。
結題摘要
電壓門控Kv4鉀通道廣泛分布於神經元、心肌等可興奮性組織中，在調節神經元放電頻率和心肌興奮收縮耦聯等方面起重要作用，是一種重要的跨膜結構蛋白，也是治療藥物作用的重要靶標之一。敬釗纓毛蛛（Chilobrachys jingzhao）是在我國海南省發現的具有很強毒性的大型蜘蛛。我們從敬釗纓毛蛛毒液中鑑定出了多種具有影響離子通道活性的多肽成分，並且選擇了其中四種多肽成分（JZTX-V、-IX、-X、-XI）進行深入研究。 敬釗毒素-V（JZTX-V）是從敬釗纓毛蛛粗毒中分離純化到的一種新型的肽類神經毒素。 JZTX-V是Kv4.3的一種高效抑制劑，JZTX-V可以使野生型Kv4.3的穩態激活曲線和穩態失活曲線向去極化方向發生顯著性漂移，而且可以顯著延緩Kv4.3的激活和失活時間常數，但對失活恢復時間常數沒有顯著性影響，因此推斷JZTX-V是鉀通道的一種門控調節型毒素。進一步將Kv4.3電壓敏感區中S3b-S4上的胺基酸進行丙氨酸掃描，並研究JZTX-V與這些突變體的相互作用，發現第282位的纈氨酸和第286位的苯丙氨酸是JZTX-V與Kv4.3相互作用的關鍵殘基。JZTX-IX是從敬釗纓毛蛛毒液中分離鑑定到的一種新型神經毒素，由34個胺基酸殘基組成，其中含6個半胱氨酸並形成三對二硫鍵，C-端醯胺化。JZTX-IX為典型的ICK模體結構，分子中包含一段雙鏈反平行β-摺疊片。JZTX-IX能夠與多種通道相互作用，包括電壓門控鈉通道、Kv2.1和Kv4（Kv4.2、Kv4.3）通道。JZTX-IX能夠引起Kv4.2、Kv4.3通道的激活曲線往去極化方向漂移約10 mV。我們推測JZTX-IX是對通道亞型選擇性比較低的通道調製劑，能夠捕獲電壓敏感元件於靜息狀態。 JZTX-X由31個胺基酸殘基組成,含6個半胱氨酸並形成三對二硫鍵。利用膜片鉗技術和電壓鉗技術鑑定了JZTX-X對電壓門控離子通道的影響。JZTX-X能夠抑制Kv4.2和Kv4.3通道，其IC50值分別是68 nM和210 nM。JZTX-X的抑制作用呈現時間依賴性並且這種抑制是可逆的。JZTX-X能夠導致Kv4.2和Kv4.3通道電流-電壓關係曲線往去極化方向漂移約10 mV，我們推測JZTX-X很有可能是通過與鉀通道電壓敏感元件相互作用從而抑制Kv4.2和Kv4.3通道。
