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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 新的植物毒蛋白(malanin)的熒光光譜研究
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 蒜頭果蛋白（malanin）是首次從中國(guó)稀有植物蒜頭果中分離純化出的一種具有高細(xì)胞毒性的蛋白質(zhì)。為進(jìn)一步研究malanin結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，本文用熒光光譜法研究了在溫度、酸度、有機(jī)溶劑、表面活性劑、變性劑及熒光猝滅劑等不同條件下對(duì)malanin溶液構(gòu)象的變化。實(shí)驗(yàn)表明，malanin在天然狀態(tài)下熒光發(fā)射峰位于340nm處，色氨酸（Trp）殘基較大程度位于malanin分子的疏水區(qū)。十二烷基硫酸鈉、異硫氰酸胍、丙烯酰胺和碘化鉀的加入均可使malanin的分子構(gòu)象發(fā)生變化，導(dǎo)致分子內(nèi)Trp殘基的熒光猝滅。異硫氰酸胍的加入使Trp殘基的熒光發(fā)射峰位明顯紅移，表明位于malanin分子較疏水環(huán)境的內(nèi)Trp殘基相對(duì)外露。
- 詳細(xì)介紹：
- 蒜頭果 (Malania oleifera Chun et S. Lee)屬于鐵青樹(shù)科(Olacaceae)蒜頭果，是中國(guó)特有單種屬稀有植物，國(guó)家二級(jí)保護(hù)樹(shù)種，僅分布在廣西西部和云南東南部的狹窄地帶。國(guó)內(nèi)對(duì)蒜頭果的研究主要集中在蒜頭果的開(kāi)發(fā)利用、種質(zhì)資源調(diào)查、育苗技術(shù)、營(yíng)林、瀕危機(jī)制等方面，國(guó)外無(wú)資源也無(wú)相關(guān)研究，對(duì)蒜頭果種子進(jìn)行蛋白質(zhì)分析至今無(wú)相關(guān)報(bào)道。 蒜頭果蛋白(malanin)是通過(guò)粉碎、抽提、硫酸銨沉淀、疏水色譜層析等分離手段，首次從蒜頭果種仁中分離、純化出一種新的毒蛋白。該蛋白質(zhì)的分子量為61875Da，由A、B兩條肽鏈通過(guò)一對(duì)鏈內(nèi)二硫鍵連接而成。其A、B鏈N-端序列分別為DYPKLTFTTS和為DETXTDEEFN（X一般情況下為C），用NCBI-BLASTP程序?qū)r數(shù)據(jù)庫(kù)和其它蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，未發(fā)現(xiàn)有相同的序列存在。經(jīng)基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）及分析各自的肽質(zhì)量指紋圖譜（PMF），結(jié)果沒(méi)有匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中的任何記錄，說(shuō)明malanin為新蛋白質(zhì)。 本文研究了溫度、酸度、有機(jī)溶劑、表面活性劑、變性劑及熒光猝滅劑等不同條件下對(duì)malanin熒光光譜的影響，旨在準(zhǔn)確地表征malanin溶液的構(gòu)象，為以后更好地研究其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- malanin是從云南、廣西特有植物蒜頭果中分離、純化出一種新的、具有高細(xì)胞毒性的蛋白質(zhì).為更清楚地了解其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，準(zhǔn)確地表征malanin溶液的構(gòu)象變化。本作品研究了溫度、酸度、有機(jī)溶劑、表面活性劑、變性劑及熒光猝滅劑等不同條件下對(duì)malanin熒光光譜的影響，旨在準(zhǔn)確地表征malanin溶液的構(gòu)象，為進(jìn)一步研究其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 對(duì)malanin的研究是一項(xiàng)原創(chuàng)性的工作，至今無(wú)相關(guān)資料報(bào)道。 Malanin的熱穩(wěn)定性較好，具有明顯抑制人宮頸癌細(xì)胞、神經(jīng)瘤細(xì)胞、人乳腺癌細(xì)胞、人白血病細(xì)胞體外增殖的能力，其IC50值分別為0.154、7.71、11.2、15.8nmol/L。此研究成果已申請(qǐng)了一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利——用于人類(lèi)癌癥治療的蒜頭果蛋白質(zhì)（專(zhuān)利號(hào)：CN1814621）。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- Malanin是從我國(guó)云南、廣西特有植物——蒜頭果種子中的分離、純化出來(lái)的一種新的、高毒性蛋白質(zhì)，對(duì)云南植物資源的開(kāi)發(fā)利用有重要意義。 體外抗腫瘤活性測(cè)試結(jié)果表明，malanin對(duì)人宮頸癌HeLa細(xì)胞具有非常強(qiáng)的抑制作用，其半致死濃度比廣譜抗癌藥物順鉑的其毒性強(qiáng)10000倍，說(shuō)明malanin可作為抗癌藥物的先導(dǎo)分子，具有用于免疫毒素治療癌癥的應(yīng)用前景。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 蒜頭果蛋白（malanin）是首次從中國(guó)稀有植物蒜頭果中分離純化出的一種具有高細(xì)胞毒性的蛋白質(zhì)。為進(jìn)一步研究malanin結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，本文用熒光光譜法研究了在溫度、酸度、有機(jī)溶劑、表面活性劑、變性劑及熒光猝滅劑等不同條件下對(duì)malanin溶液構(gòu)象的變化。實(shí)驗(yàn)表明，malanin在天然狀態(tài)下熒光發(fā)射峰位于340nm處，色氨酸（Trp）殘基較大程度位于malanin分子的疏水區(qū)。十二烷基硫酸鈉、異硫氰酸胍、丙烯酰胺和碘化鉀的加入均可使malanin的分子構(gòu)象發(fā)生變化，導(dǎo)致分子內(nèi)Trp殘基的熒光猝滅。異硫氰酸胍的加入使Trp殘基的熒光發(fā)射峰位明顯紅移，表明位于malanin分子較疏水環(huán)境的內(nèi)Trp殘基相對(duì)外露。
獲獎(jiǎng)情況
- 本研究是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《鐵青樹(shù)科植物組織動(dòng)物細(xì)胞毒性蛋白質(zhì)的分離、純化和生物化學(xué)性質(zhì)研究》（30360025）、云南省教育廳基金項(xiàng)目《一種新的植物毒素蒜頭果蛋白誘導(dǎo)HeLa細(xì)胞凋亡的研究》（2007Y40677）和昆明學(xué)院校級(jí)課題《新的植物毒蛋白(malanin)抗腫瘤活性研究》(z 2008- 008)的一部分研究工作。 本作品未發(fā)表，也未參加評(píng)獎(jiǎng)活動(dòng)。 本作品參加云南省第五屆學(xué)生學(xué)術(shù)科技節(jié)終審中榮獲云南省自然科學(xué)類(lèi)一等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 蒜頭果屬于鐵青樹(shù)科蒜頭果屬，是中國(guó)特有單種屬稀有植物，國(guó)家二級(jí)保護(hù)樹(shù)種，廣西重點(diǎn)保護(hù)野生植物。對(duì)蒜頭果的研究，國(guó)外無(wú)資源也無(wú)相關(guān)研究；國(guó)內(nèi)目前主要集中在蒜頭果的開(kāi)發(fā)利用、種質(zhì)資源調(diào)查、育苗技術(shù)、營(yíng)林、瀕危機(jī)制等方面。 Malanin是首次通過(guò)粉碎、抽提、硫酸銨沉淀、疏水層析等分離手段，從蒜頭果種仁中分離、純化出的一種具有高細(xì)胞毒性的蛋白質(zhì)。其分子量為61875Da，由A、B兩條肽鏈通過(guò)一對(duì)鏈內(nèi)二硫鍵連接而成。 體外抑制腫瘤細(xì)胞活性測(cè)定表明，malanin對(duì)人宮頸癌細(xì)胞的半致死濃度比廣譜抗癌藥物順鉑毒性比順鉑強(qiáng)10000倍，說(shuō)明該蛋白具有非常強(qiáng)的細(xì)胞毒性，可作為抗癌藥物的先導(dǎo)分子，具有用于免疫毒素治療癌癥的應(yīng)用前景。 本作品從不同條件下研究malanin熒光光譜的變化，進(jìn)一步了解malanin的結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)系，準(zhǔn)確地表征malanin溶液的構(gòu)象變化，為進(jìn)一步研究其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系奠定基礎(chǔ)。 主要參考文獻(xiàn)： (1)Yan Yuan, Xiaochang Dai, Debin Wang, Xianghui Zeng. Purification, characteriza- tion and cytotoxicity of malanin, a novel plant toxin from the seeds of Malania oleifera [J]. Toxicon, 2009, 54: 121-127. (2)傅立國(guó)主編. 中國(guó)植物紅皮書(shū)——稀有瀕危植 物(第一冊(cè)) [M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1992, 480. (3)Wang J.H., Nie H.L., Tam S.C., Huang H., Zheng Y.T.. Anti-HIV-1 property of trichosanthin correlates with its ribosome inactivating activity. FEBS Letters, 2007, 531: 295-298. (4)王克夷, 孫建忠. 天花粉凝集素的熒光光譜研究[J]．生物化學(xué)與生物物理學(xué)報(bào)
同類(lèi)課題研究水平概述
- 蒜頭果屬于鐵青樹(shù)科蒜頭果屬，是中國(guó)特有單種屬稀有植物，國(guó)家二級(jí)保護(hù)樹(shù)種，廣西重點(diǎn)保護(hù)野生植物，僅分布于廣西西部和云南東南部的狹窄地帶，其種仁含油率高達(dá)51.85%～67.0%，主要成分為油酸、棕櫚酸和硬脂酸等，可作潤(rùn)滑油和制皂的原料，是合成麝香酮的理想原料，因此具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 國(guó)內(nèi)植物學(xué)家認(rèn)識(shí)蒜頭果的歷史很短。直到1980年，廣西植物研究所的李樹(shù)剛教授才正式發(fā)表蒜頭果的拉丁名：Malania oleifera，并將它置于鐵青樹(shù)科。蒜頭果雖然在種質(zhì)資源調(diào)查、育苗技術(shù)、營(yíng)林、瀕危機(jī)制等方面取得了重要的研究成果，但對(duì)蒜頭果的生物化學(xué)、分子生物學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)等研究至今還無(wú)相關(guān)資料報(bào)道。 Malanin是首次通過(guò)粉碎、抽提、硫酸銨沉淀、疏水層析等分離手段，從蒜頭果種仁中分離、純化出的一種具有高細(xì)胞毒性的蛋白質(zhì)。其分子量為61875Da，由A、B兩條鏈通過(guò)二硫鍵連接而成，其A鏈、B鏈N-末端序列分別為DYPKLTFTTS和DETCTDEEFN，用NCBI-BLASTP程序?qū)r數(shù)據(jù)庫(kù)和其它蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，未發(fā)現(xiàn)有相同的序列存在，說(shuō)明蒜頭果蛋白是一種新的蛋白質(zhì)。 Malanin對(duì)人宮頸癌細(xì)胞的半致死濃度IC50為0.154nmol/L，而廣譜抗癌藥物順鉑（CDDP）的IC50為1.59mmol/L，其毒性比CDDP強(qiáng)10000倍，說(shuō)明該蛋白具有非常強(qiáng)的細(xì)胞毒性，可作為抗癌藥物的先導(dǎo)分子，具有用于免疫毒素治療癌癥的應(yīng)用前景。 由于malanin是一種新的、具有高抗癌細(xì)胞活性的蛋白質(zhì)，現(xiàn)已申請(qǐng)到了一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利——用于人類(lèi)癌癥治療的蒜頭果蛋白質(zhì)（專(zhuān)利號(hào)：CN1814621）。 熒光光譜法是研究蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的一種有效方法。它能提供包括激發(fā)光譜、發(fā)射光譜以及熒光強(qiáng)度、量子產(chǎn)率、熒光壽命、熒光偏振等許多物理參數(shù)，這些參數(shù)從各個(gè)角度反映了分子的成鍵和結(jié)構(gòu)情況。通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的測(cè)定，不但可以做一般的定量分析，而且還可以推斷蛋白質(zhì)分子在各種環(huán)境下的構(gòu)象變化，從而闡明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系。 本作品從不同條件下研究malanin熒光光譜的變化，進(jìn)一步了解malanin的結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)系，準(zhǔn)確地表征malanin溶液的構(gòu)象變化，為進(jìn)一步研究其結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系奠定基礎(chǔ)，此研究成果目前無(wú)相關(guān)資料報(bào)道。
