相思子毒素

‘紅豆生南國,此物最相思’古詩里說的那個紅豆又叫相思豆,裡面含的毒素超級可怕,不僅毒性猛烈,中毒的人會全身內臟潰爛而死,比起閃電結束痛苦的氰化物,此東東極不人道的說。

毒性及性質

相思子毒素的毒性

相思子毒素是從豆科藤本植物相思子(Abrusprecatorius)的種子中提取的一種劇毒性高分子蛋白毒素,其含量約占種子2.8?3.0?相思子毒素存在4種同族毒素(isoabrins),即abrin-aabrin-babrin-c、和abrin-d,相對分子質量介於63 ku~67 ku之間,它們由不同的基因所編碼,但同屬於一個多基因家族;其中abrin-babrin-c由於其B鏈凝集活性低而只有較弱的細胞毒性作用;而abrin-aabrin-d則有極強的細胞毒性,小鼠的LD50為0.04 μg/kg,成年人攝入的致死劑量為5.0 μg/kg~7.0 μg/kg,其毒性強度是蓖麻毒素(小鼠LD503.0 μg/kg)的70 多倍,已被列為潛在的重要毒素戰劑和生物恐怖病原物質之一。

相思子毒素中毒後,通常要經數小時至數天的潛伏期才出現綜合徵。可表現為口腔灼燒感、吞咽困難、噁心、嘔吐、血痢、腹部痙攣性疼痛、昏睡、定向障礙、驚厥、黏膜發紺、昏迷、循環衰竭、視網膜出血、血尿和少尿等症狀。經靜脈注射或皮下給藥,臨床症狀與經消化道給藥相似,但胃腸道症狀較輕,而注射部位通常會發生嚴重的炎症[3]。

相思子毒素的物理性質

純化後的相思子毒素為微黃白色無定形粉末,無味,易溶於水、氯化鈉和甘油溶液,不耐熱。60 ℃經30 min部分失活,80 ℃經30 min則大部分失活,100 ℃經30 min毒性及抗腫瘤活性完全消失。印度達曼島上居民將相思子種子煮熟後作為食物食用。完整的相思子毒素經反覆冰凍和融化對其毒性影響很小。在0.1 mol/L半乳糖溶液中,毒素可在冰櫃中儲存數月而不會失活。分離開的鏈要比完整毒素更不穩定[4]。

結構

相思子毒素的一級結構

相思子毒素是一種分子質量約為63 ku~67 ku糖蛋白,分子由AB兩條多肽鏈通過1個二硫鍵連線而成。完整毒素在 SDS- PAGE分析時呈一條蛋白帶,經二巰基乙醇處理後,AB兩條鏈分離開,其中A鏈呈酸性,分子質量約為30 ku,與蓖麻毒素A鏈存在102個相同的胺基酸殘基B鏈呈中性,分子質量約35 ku。有關試驗表明,相思子毒素兩條鏈經二巰基乙醇還原分離開後,其活性並不喪失。

與蓖麻毒素相似,相思子毒素也是以前體蛋白形式表達,編碼前體相思子毒素的基因組不含內含子,從5′端到3′端分別編碼由34個胺基酸殘基組成的前導序列,250個或251個胺基酸殘基組成的A鏈,10個胺基酸殘基組成的連線肽,267個或268個胺基酸殘基組成的B鏈[4]。34個胺基酸殘基組成的前導序列很可能包含一個信肽,誘導前體進入內質網,進行翻譯後加工,然後再轉運到種子蛋白儲存部位,推測信號序列的切點位於第19位的Ser羧基端。

相思子毒素所含的糖基主要存在於B鏈上,糖的類型為甘露糖和N-乙醯葡萄糖胺,毒素經糖基修飾後,可以增加其自身結構的穩定性,防止降解,增強對極端條件的適應性[5]。目前已闡明了Abrin-aB鏈的2個糖基化位點附近的胺基酸序列及糖鏈結構,糖肽附近的胺基酸順序為Asp-Asn(CHO)-Gly-ThrGly-Asn(CHO)-Asn ,其序列分別類似於Ricin-DBAsp94-Asn(CHO)-Gly-Thr97,Thr134 –Asn (CHO)-Asn136。

相思子毒素的高級結構

晶體結構研究表明,相思子毒素A鏈分為3個摺疊區域。abrin-a的A鏈C末端比蓖麻毒素少4個胺基酸殘基。關於abrin-a及蓖麻毒素的A鏈摺疊上的差異都有可能影響對核糖體的識別和結合。相思子毒素a的B鏈的整個摺疊方式與蓖麻毒素相似,但它們的N末端胺基酸殘基第1位~12位及幾個突環(第39~45,100~106,109~118,133~139,166~170,193~204位胺基酸殘基)有較大差異。Abrin-a的B鏈由2個區域組成,每個區域又包含4個亞區λ,α,β,γ,每一區域的主體結構是由α,β,γ組成,亞區2λ連線B鏈的2個區域,亞區1λ參與A,B鏈之間二硫鍵的形成,2個λ亞區間有同源性,但與其他亞區有區別,2個亞區的α,β,γ間均有同源性[4]。除了1λ亞區,abrin-a的B鏈的其他亞區的胺基酸鏈長度與蓖麻毒素的相應亞區相同。abrin-a的1λ亞區N末端比蓖麻毒素的1λ亞區多4個胺基酸殘基。Abrin-a的B鏈的每一個區域均包含一個疏水核,形狀類似於蓖麻毒素的疏水核。早先有人提出了蓖麻毒素的B鏈的進化理論,認為B鏈的祖先是1α亞區,因為僅是1α肽鏈保留了所有的關鍵結構和功能特徵,基因複製和融合產生了α ,β,γ分子,然後加上λ肽鏈進一步穩定了分子結構,再複製產生(α、β、γ、λ)2 結構[5-

其它詞條