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當心,別中了蝎子的“分子組合拳”
2017-11-29 來源:天然藥物功能蛋白質組學 作者:楊仕隆
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    蛇蝎心腸、蛇頭蝎尾……自古以來,人們對蝎子都敬而遠之。這看起來小巧玲瓏的蝎子是如何做到四兩撥千斤的?近日,中國科學院昆明動物研究所賴仞教授、楊仕隆博士和加州大學戴維斯分校鄭劼教授領導的研究團隊開展合作研究,揭示了蝎子蟄傷產生劇烈疼痛這一現象背后的分子機制,而藏在蝎子尾部毒針中的化學武器正是其制衡四方的秘密。

  秘密之一:多肽毒素BmP01   

  研究人員從蝎毒中鑒定到一種由29個氨基酸組成的、名為BmP01的神經毒素多肽。它能夠激活辣椒素受體(TRPV1)并造成如同品嘗紅辣椒一樣快速并且劇烈的痛覺反應。

  不過,這僅僅是蝎子對獵物或者捕食者的初步警告,真正讓對手聞風喪膽還需要另外一個武器。

  秘密之二:氫離子 

  研究人員發現,蝎毒中的氫離子在BmP01激活TRPV1受體的過程中起到了促進作用。與大多數產毒動物毒液一樣,蝎毒是一種pH6.5左右的弱酸性物質(因為含有游離的氫離子,所以蝎毒呈弱酸性)。而在蝎毒的弱酸環境下,BmP01激活TRPV1的效率比在中性環境下要強100到1000倍!這一具體機制可描述為TRPV1第601位的谷氨酸,率先被氫離子結合,然后處于高能狀態,這個時候的TRPV1對BmP01的激活就顯得非常敏感。也就是說,由于氫離子的存在和作用,讓“如同品嘗紅辣椒一樣快速并且劇烈”的痛覺反應急速提升,產生難以忍受的劇烈疼痛。

  因此,在蝎子蟄傷產生劇烈疼痛的過程中,存在著這種以氫離子為材料的極為低廉、卻十分高效的“分子組合拳”機制。這種機制提示了毒液弱酸性環境的重要生物學功能以及蝎子捕食/防御的分子策略。

  進一步的研究發現,多肽毒素BmP01能通過氨基酸K23位點與TRPV1受體的E649氨基酸位點相互結合而發揮激動功能,利用這一對相互作用作為靶點,可以用于臨床上蝎子蟄傷鎮痛藥物的設計與研發。

  蝎子是一種古老的產毒節肢動物,在地球上已經存在了4.2-4.5億年,因此在長時間的進化過程中,其毒液系統演變得十分“聰明”。該研究揭示的這種聰明且低成本的“分子組合拳”正是蝎子長久以來運用捕食/防御分子策略的重要組成部分,也正是這些聰明高效的生存策略存在,讓小巧的蝎子在危機四伏的自然界中能立于不敗之地。揭示這些分子策略是認識自然界奧秘的重要一步,更為重要的是,類似的研究讓人類能夠對如何調控TRPV1這一疼痛感受器有更加深入的認識,從而設計出以TRPV1為靶點的新型鎮痛藥物。


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