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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于毒素組學(xué)的新藥發(fā)現(xiàn)平臺(tái)的建立
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 天然毒素具有成分復(fù)雜、活性多樣強(qiáng)效的特點(diǎn)。天然毒素的研究是一把“雙刃劍”，既可以有效防治毒素中毒，又是現(xiàn)代抗腫瘤、抗血栓、抗炎、鎮(zhèn)痛新藥的重要來(lái)源。建立一種高通量的分離方法，從復(fù)雜多樣的毒素中尋找新藥組分，是本項(xiàng)的主要目的。本平臺(tái)首次綜合運(yùn)用雙向電泳和二維液相色譜，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法在分離上的缺陷，實(shí)現(xiàn)了毒素蛋白質(zhì)譜與活性譜有機(jī)統(tǒng)一。該平臺(tái)的建立，提高了新活性組分的發(fā)現(xiàn)效率，利于新藥的篩選與開(kāi)發(fā)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本平臺(tái)以五步蛇為研究對(duì)象。建立了綜合色譜分離-雙向電泳（2DE）分離方法，從五步蛇蛇毒中分離組分198個(gè)（蛋白質(zhì)亞基），與單純用2DE（128個(gè)蛋白質(zhì)點(diǎn)，亞基）和二維液相色譜（2D-LC）（79個(gè)天然蛋白質(zhì)）分離結(jié)果相比，分辨率大大提高，許多極酸和極堿性成分、低豐度蛋白質(zhì)被大量檢出。該研究思路是國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)。此外，本項(xiàng)目還對(duì)五步蛇蛇毒組分進(jìn)行了抗腫瘤生長(zhǎng)、抗血小板聚集、類凝血酶、精氨酸酯酶等活性的測(cè)定，并發(fā)現(xiàn)了兼有抗血栓和抗癌活性的新組分。經(jīng)過(guò)測(cè)序和數(shù)據(jù)庫(kù)匹配，該蛋白質(zhì)屬于C type lectin家族成員。該家族成員是現(xiàn)在國(guó)際上研究熱點(diǎn)，初步實(shí)驗(yàn)判定該蛋白質(zhì)具有較好的開(kāi)發(fā)價(jià)值。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)是21世紀(jì)的重要新技術(shù)之一，而大部分動(dòng)物毒素，如蛇毒、蜘蛛毒、蜂毒、蝎毒等，是蛋白質(zhì)混合物。因此，將蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)應(yīng)用于毒素研究，是“毒素組學(xué)”的根由所在。蛇毒來(lái)源的上市藥物已有多種，本作品構(gòu)建了多級(jí)蛋白質(zhì)組學(xué)分離方法，對(duì)我國(guó)五步蛇進(jìn)行分離和活性篩選，得到了一些令人鼓舞的結(jié)果。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 蛋白質(zhì)組學(xué)重要應(yīng)用領(lǐng)域之一就是蛋白質(zhì)新藥發(fā)現(xiàn)，從蛇毒等動(dòng)物毒素中發(fā)現(xiàn)新藥，已有一些成功的實(shí)例。本作品的先進(jìn)性在于同時(shí)采用了兩種蛋白質(zhì)組學(xué)手段，構(gòu)建了多級(jí)“毒素組學(xué)”的分離，兩種方法相互補(bǔ)充，分離效率大大增加。作品重點(diǎn)瞄準(zhǔn)了蛇毒抗血栓和抗腫瘤活性進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)了新活性蛋白。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品構(gòu)建的分離平臺(tái)， 可以實(shí)現(xiàn)真正意義的高通量分離，適合于天然毒素類復(fù)雜生物樣品的分離和新活性組分篩選，大大加快了新蛋白質(zhì)藥物發(fā)現(xiàn)的范圍和效率。作品中重點(diǎn)篩選的抗血栓和抗腫瘤組分，符合了我國(guó)對(duì)這兩類藥物的需求，關(guān)乎國(guó)濟(jì)民生。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 天然動(dòng)物毒素成分復(fù)雜、活性多樣。快速、全面認(rèn)知毒素成分和活性，不但有利于中毒的防治，也有利于毒素藥物的篩選。本論文建立了一種綜合的蛋白質(zhì)組學(xué)分離平臺(tái)，對(duì)我國(guó)五步蛇蛇毒進(jìn)行了系統(tǒng)分離和活性測(cè)定。 論文主要分為兩個(gè)部分。第一部分是毒素組分離平臺(tái)的建立。首先采用雙向電泳（2DE）和二維液相色譜（2DLC）對(duì)五步蛇蛇毒進(jìn)行分離，分別得到128個(gè)蛋白質(zhì)點(diǎn)（亞基）和79個(gè)天然蛋白質(zhì)。然后我們綜合色譜分離與2DE的優(yōu)點(diǎn)，采用LC-窄范圍2DE分離蛇毒，總共分離得到198個(gè)蛋白質(zhì)點(diǎn)，多個(gè)低豐度組分和酸性蛋白被檢出。最后，我們對(duì)蛇毒各組分進(jìn)行了類凝血酶、PLA2、抗血小板聚集、抗癌等活性測(cè)定，得到了五步蛇毒活性譜。 基于前面的結(jié)果，我們重點(diǎn)選擇了抗血栓成分進(jìn)行研究。通過(guò)UnoS陽(yáng)離子色譜和Superdex75兩步純化，從U1中分離得到一個(gè)26.59kD的二聚體蛋白質(zhì)，命名為agacutegrin。通過(guò)N端測(cè)序和數(shù)據(jù)庫(kù)blast，表明該蛋白質(zhì)為C型凝集素類似蛋白家族成員。比濁法實(shí)驗(yàn)表明該組分對(duì)ADP和膠原誘導(dǎo)的血小板聚集有較強(qiáng)抑制作用，并且能夠抑制腫瘤細(xì)胞與基底膜成分的黏附而產(chǎn)生抗腫瘤作用。
獲獎(jiǎng)情況
鑒定結(jié)果
參考文獻(xiàn)
- 1 曹夢(mèng)林，謝錦云，李曉蘭，等。虎紋捕鳥(niǎo)蛛粗毒雙向電泳分析及部分蛋白質(zhì)點(diǎn)的N端序列測(cè)定。中國(guó)生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào)，2000，16（6）：755-758 2 Birrel G W,Earl S T H, Wallis T P, et al. The diversity of bioactive proteins in Australian snake venoms. Molecular & Cellular Proteomics 2007, 6:973-986 3 Sanz L, Escolano J, Ferretti M, et al. Snake venomics of the South and Central American Bushmasters. Comparison of the toxin composition of Lachesis muta gathered from proteomic versus transcriptomic analysis Journal of proteomics, 2008,71:46-60 4 Hodgson W C. Venoms and their toxins: An Australian perspective. Toxicon 2006 48：931-940 5 Peiren N, Vanrobaeys F. The protein composition of honeybee venom reconsidered by a proteomic approach. Biochimica et Biophysica Acta. 2005, 1752: 1-5
同類課題研究水平概述
- 從“組學(xué)”水平研究天然動(dòng)物毒素，國(guó)內(nèi)外已有一些報(bào)道。例如用2DE、LC-MS等方法對(duì)虎紋捕鳥(niǎo)蛛、蜜蜂、眼鏡蛇、江浙蝮等毒素進(jìn)行了分離，得到了一些新活性蛋白質(zhì)。其中，湖南師大梁宋平實(shí)驗(yàn)室分離的一個(gè)蜘蛛毒蛋白已經(jīng)進(jìn)入臨床前研究。已有的毒素組分離的報(bào)道，并沒(méi)有注意到2DE的技術(shù)缺陷，因此很難實(shí)現(xiàn)真正意義的“全蛋白質(zhì)組”分離與篩選。 基于毒素組篩選蛋白質(zhì)藥物先導(dǎo)物，在國(guó)外已經(jīng)得到了制藥企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的重視。早在2004年，澳大利亞QRxPharma公司和昆士蘭州大學(xué)共同獲得320萬(wàn)美元的資助，用于從澳大利亞蛇毒中發(fā)現(xiàn)新藥物。我國(guó)也非常重視毒素組研究和藥物發(fā)現(xiàn)，近幾年我國(guó)先后批準(zhǔn)了2個(gè)國(guó)家基金重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行研究，它們分別是“分子水平的生物多樣性：我國(guó)代表性毒蜘蛛的毒素組學(xué)研究（30430170）（115萬(wàn)元）”與“中國(guó)蝎的種群分布和毒素組學(xué)研究（30530140）（170萬(wàn)元）”?？梢?jiàn)，從天然毒素組中開(kāi)發(fā)藥物，或者說(shuō)，基于毒素組學(xué)的藥物發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。
