圆斑蝰蛇毒磷脂酶A_2蛋白活性表现和分子进化探讨及菜花烙铁头、烙铁头蛇毒中Jerdonase、TmF的研究

磷脂酶AZ（PLA2）是蛇毒中含量较为丰富的一类作用于梭酷键的酶。迄今为止，己有多种形式的PLA2从不同地域、不同种属的蛇毒中得以纯化并进行了较为系统的研究。其中，以VipoXin为代表的异二聚体形式PLA2较为引人注目，原因在于这种形式不同于此类蛋白家族中的诸多其它个体。目前，己经有许多关于此异二聚体PL凡生物学特性的报道，包括对此类形式存在原因、活性变化、结构表现、系统进化等方面的讨论。然而至今，这种以异二聚体形式存在的PLA2仅发现于几种蛙亚科（ViperinaeSubfamily）蛇种的蛇毒中，其中就包括我国台湾岛的圆斑蜂蛇台湾亚种（Doboiarusselliiformosensis），而蝮亚科（CrotaiinaeSubfamil）蛇种的蛇毒至今却没有此类报道。我国大陆西南端接壤东南亚，存在于云南、福建一带的圆斑蛙蛇隶属圆斑蛙蛇泰国亚种（Daboiarusselliisiamensis），那么这种蛇毒中是否也含有异二聚体形式的PLA2呢？本工作就此疑问对云南产圆斑蛙蛇泰国亚种（D.r.siamensis）蛇毒中的PLA2进行了研究，结果得到三个新的PLAZ，分别命名为DRS-PLA2-I、DRS-PLA2-II和DRS-PLA2-III。其中，DRS-PLA2-I的分子量为13864.06Da，理论pI为4.56，PLA2活性为12.35μmol/mg/min；DRS-PLA2-II的分子量为13635.99Da，理论pI为8.74，PLA2活性为8.76μmol／mg/min；DRS-PLA2-III的分子量为13619.80Da，理论厂为4.61，无PLA2活性。这三个蛋白酶N端的30个氨基酸残基恰好和三个阳性克隆的cDNA序列推导的蛋白序列吻合，结合已经报道的PLA2蛋白家族蛋白序列的保守性表现，我们可以断定它们之间存在对应关系。分子系统学分析表明DRS-PLA2-II和DRS-PLA2-III在进化关系上和蛙亚科的异二聚体PLA2关系较近，并且二者酶活性分别与异二聚体PLA2的Normalchain和Inhibitorchain相一致，只是没有发现类似Vipoxin形式的异二聚体结合蛋白。这些分析表明DRS-PLA2-nORS-PLA2-III类似圆斑蛙蛇台湾亚种（D.r.forlnos翻s沽）中的PV-4/RV-7，是PLA2异二聚体的一种特殊形式，在进化上滞后于VinOXin。另夕卜本工作还相继从云南产菜花烙铁头（Trimeresrusjerdonii）蛇毒和湖南产烙铁头（Trimeresurusmucrosquamatus）蛇毒中分离得到Jerdonase和TmF。前者为一个丝氨酸蛋白酶性质的、具有纤维蛋白原水解作用和激肤释放酶原水解作用双重活性表现的、高分子量的份五brinogenase，其活性表现可以被PMSF彻底抑制，而EDTA对此却没有影响。其它的几种抑制剂如大豆胰蛋白酶抑制剂、l-cysteine、DTT对Jerdonase的活性表现也有不同程度的影响。在Jerdonase的这些生化特性上中，分子量的大小和对纤维蛋白酶水解的特性这两方面有别于蛇毒中诸多其它来源的同类蛋白；后者T淤为一个舒缓激肚增强肤（BradykninPQtentiatingPePtide，BPP），电离质谱分析表明其分子量为1110.7Da。此小肚氨基酸序列为促进舒缓激肚（Bradki垃n，BK）诱导的豚鼠回肠纵行肌收缩的活力单位为（1.13±0.3）（m留L），T妊抑制血管紧张素转化酶（ACE）对BK水解的半数抑制剂量IC50为2μg。比较已报道的从Agkistrodon属和Bothrops属中纯化得到的BPP氨基酸序列发现：BPP的N端都是特征性的pGlu，C端为IIe-Pro-Pro，有高度的保守性。另外，TmF是Trimeresurus属中此类小肤的首次纯化。总之，本研究对国产的几种常见蛇毒中的几种常见蛋白多肤进行了一定程度的探讨和分析，和相同类别的其它蛋白、多肤比较可以看到，有许多相同的地方，也有许多不同的表现，研究结果为相应领域的深入研究提供资料和思路。

Fluorescence analysis of phospholipase A(2) isolated from Chinese agkistrodon blomhoffii Ussurensis venom

The general and synchronous spectra of phospholipase A(2) (PLA(2)) isolated from Chinese agkistrodon blomhoffii Ussurensis snake venom were studied. The chromophores of PLA(2) were mainly contributed by tyrosine and tryptophane residues when the intervals between the excitation wavelength and the emssion waveleagth (Delta lambda) were 20nm and 75nm, respectively. The pH of buffers could change the fluorescence intensities of PLA(2) by changing the charge distribution of its amino acid chain. Ca2+ can not only increase the emission fluorescence intensity of PLA(2) but also improve the reaction rate of PLA(2) with its corresponding substrate DPPC.

Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometric analysis of phospholipase A(2) and fibrinolytic enzyme, two enzymes obtained from Chinese Agkistrodon blomhoffii Ussurensis venom

Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOFMS) was used to analyze two enzymes, phospholipase AZ and fibrinolytic enzyme isolated from Chinese Agkistrodon blomhoffii Ussurensis venom. Using sinapinic acid as the matrix, positive ion mass spectra of the enzymes were obtained, In addition to the dominant protein [M+H](+) ions, multimeric and multiply charged ions were also observed in the mass spectra, The higher the concentration of the enzymes, the more multiply charged polymer and multimeric ions were detected, Our results indicate that MALDI-TOFMS can provide a rapid and accurate method for molecular weight determination of snake venom enzymes, Mass accuracies of 0.1 and 0.3 % were achieved by analysis of highly dialyzed phospholipase A2 and fibrinolytic enzyme, and these results are much better than those obtained using sodium dodecyl sulfate-palyacrylamide gel electrophoresis. MALDI-TOFMS thus provides a reliable method to determine the purity and molecular weight of these enzymes, which are of potential use as therapeutants, Copyright (C) 1999 John Wiley & Sons, Ltd.

两种大型水母毒素的分离纯化及其蛋白酶活性和抗氧化活性的研究

水母在我国分布广，种类多，数量大，是一种丰富的海洋生物资源。已研究的水母毒素主要分布于触角和刺丝囊中，是一类结构新颖独特的肽类毒素。水母种类的不同，其毒素的结构、生物活性往往不同。本文首次报道了海蜇（Rhopilema esculentum Kishinouye）毒素 和白色霞水母（Cyanea nozakii Kishinouye）毒素的提取、纯化、理化性质及蛋白酶和抗氧化方面的生物学活性，主要结果如下： 1.用DEAE Sepharose Fast Flow分离海蜇毒素，用含0.4 mol/L NaCl 的PBS (0.02 M，pH 8.0) 进行阶段洗脱时，得到的组分是组蛋白H4。 2.水母毒素的蛋白酶活性实验结果为：海蜇毒素和白色霞水母毒素都有蛋白酶活性。该两种毒素的蛋白酶活性都受理化因素的影响，其中0.5%甘油和1%邻菲罗啉可以有效的抑制海蜇毒素的蛋白酶活性。 3.对海蜇毒素蛋白的体外抗氧化活性研究表明：蛋白样品均具有抗氧化性，它们对超氧阴离子和羟自由基具有显著的清除作用。对白色霞水母毒素蛋白的体外抗氧化活性研究表明：白色霞水母蛋白具有较高的清除羟自由基的能力，白色霞水母蛋白对超氧阴离子的清除作用较弱。白色霞水母蛋白有较强的还原能力，但没有螯合能力。 通过本文的研究表明水母毒素具有蛋白酶活性和抗氧化活性，能够清除氧自由基。这些研究结果为开发利用水母资源和毒素的合理、综合利用打下了坚实的基础。

Comparative analysis of methods for concentrating venom from jellyfish Rhopilema esculentum Kishinouye

In this study, several methods were compared for the efficiency to concentrate venom from the tentacles of jellyfish Rhopilema esculentum Kishinouye. The results show that the methods using either freezing-dry or gel absorption to remove water to concentrate venom are not applicable due to the low concentration of the compounds dissolved. Although the recovery efficiency and the total venom obtained using the dialysis dehydration method are high, some proteins can be lost during the concentrating process. Comparing to the lyophilization method, ultrafiltration is a simple way to concentrate the compounds at high percentage but the hemolytic activities of the proteins obtained by ultrafiltration appear to be lower. Our results suggest that overall lyophilization is the best and recommended method to concentrate venom from the tentacles of jellyfish. It shows not only the high recovery efficiency for the venoms but high hemolytic activities as well.

三维蛇形机器人巡视者Ⅱ的开发

蛇形机器人具有比传统移动机器人更强的运动能力,为实现机器人的三维运动而开发的蛇形机器人巡视者II是一个具有强驱动力和高机动性的三维蛇形机器人。它由具有3自由度的模块化单元组成,该单元具有俯仰、偏航和回转3自由度,单元的俯仰和偏航运动是通过由3个伞齿轮组成的差速机构耦合驱动。该单元的圆柱形外壳周围安装有一系列的被动轮来增加机器人运动灵活性。对蛇形机器人模块单元的自由度作了详细分析,并基于机器人的运动机动性设计三维蛇形机器人的单元结构。给出蛇形机器人的控制系统结构,并对耦合变量进行解耦。将蛇形机器人的蜿蜒运动和扭转运动两种基本步伐应用到巡视者II上,试验结果证明了该三维蛇形机器人具有很强的机动性和运动能力。

蛇形机器人水下蜿蜒运动的仿真研究

该文对中国科学院沈阳自动化所研制的水陆两栖蛇形机器人的水下蜿蜒运动进行受力分析并用ADAMS做了动力学仿真。从关节角函数的幅值、频率和体内形成波的个数三个方面对蛇形机器人前进速度的影响进行了仿真,得出以下结论:存在一个最优关节角函数幅值,使得蛇形机器人前进速度达到最大;增加频率和在满足形成蛇形曲线的体内形成波个数的情况下减少形成波的个数会使机器人前进的速度增加。

基于循环抑制CPG模型控制的蛇形机器人三维运动

具有三维运动能力和独特的节律运动方式,使生物蛇能在复杂的地形环境中生存.大多数动物节律运动是由中央模式发生器(Centralpatterngenerator,CPG)控制的.以此为理论依据,首次以循环抑制建模机理构建蛇形机器人组合关节运动控制的CPG模型.证明该模型是节律输出型CPG中微分方程维数最少的.采用单向激励方式连接该类CPG构建蛇形机器人三维运动神经网络控制体系,给出该CPG网络产生振荡输出的必要条件.应用蛇形机器人动力学模型仿真得到控制三维运动的CPG神经网络参数,利用该CPG网络的输出使“勘查者”成功实现三维运动.该结果为建立未探明的生物蛇神经网络模型提供了一种全新的方法.

基于循环抑制CPG模型的蛇形机器人控制器

依据生物利用中央模式发生器(Central pattern generator,CPG)的自激行为产生有节律的协调运动适应多种环境,基于循环抑制CPG建模理论设计了蛇形机器人CPG控制器模型,分析了单个神经元、循环抑制CPG以及该控制器模型的稳定性,并把该控制器应用到一个结合蛇形机器人“勘查者-Ⅰ”动力学特性的仿真模型,得到了实现蜿蜒运动的CPG控制器参数,进而研究了调节S波个数、身体构形曲率、蜿蜒运动速度以及运动轨迹曲率的CPG控制器参数设定策略。此外,“勘查者-Ⅰ”应用该CPG控制器的输出成功实现了蜿蜒运动。该研究结果为设计人工CPG控制器提供了一个可行的方法。

基于循环抑制CPG模型控制的蛇形机器人蜿蜒运动

根据生物蛇和蛇形机器人的结构及运动特点,应用循环抑制CPG建模理论构建了蛇形机器人神经网络模型;利用蛇形机器人模型,仿真验证了CPG模型对蜿蜒运动控制的有效性;提出并验证了实现有目的转弯控制的CPG参数调节方法．最后,给出了今后的研究方向．

蛇形机器人平面运动控制方法的研究

介绍了蛇形机器人实现转弯运动的一种新方法--幅值调整法,并用实验验证了该方法.选取位移传感器安装到蛇形机器人的一个单元上,来测量侧向滑动距离和偏转角度.综合幅值调整法和传感器信息,提出了蛇形机器人自主运动控制规律.最后给出计算机仿真结果。

蛇形机器人抬头运动分析

蛇形机器人需要抬头运动来获得环境信息.本文将蛇形曲线的蜿蜒运动步伐函数作适当改进后应用到蛇形机器人的抬头运动中,实现了蛇形机器人的动态抬头规划,并建立了动力学方程,对抬头运动的动力学作了分析.对抬头过程中ZMP的分析证明了运动规划的有效性.最后用仿真和实验验证了所提出的理论。

基于乐理的蛇形机器人控制方法研究

根据生物蛇和蛇形机器人的结构及运动特点 ,提出了基于乐理的蛇形机器人控制方法 ,定义了乐理的符号、规则与蛇形机器人控制过程的对应关系 ,编写了蜿蜒运动步态谱 .“勘查者—I”蛇形机器人上实现了蜿蜒运动的控制 .给出了今后的研究方向 .

新型蛇形机器人蜿蜒运动的动力学分析

为提高蛇形机器人执行各种运动的能力,研制了新型蛇形机器人系统.重点研究了该蛇形机器人的动力学.建立了机器人的运动学模型,并根据运动学模型提出了控制蛇形机器人蜿蜒运动的复合运动控制方法.用拉格朗日方法建立动力学模型,对不同参数下蛇形机器人的关节力矩特性和摩擦力特性进行了分析比较,为蛇形机器人的有效运动提供了理论依据.

蛇形机器人伸缩运动仿生研究

对生物蛇在不同环境中的运动步态进行了观察与试验,试验发现蛇具备垂直平面内的伸缩运动功能。详尽分析了水平面内和垂直面内伸缩运动的运动机理、运动特点和它们所能适应的特殊环境。分别建立了两种伸缩运动的数学模型,并对数学模型进行了运动学分析。根据蛇的伸缩运动机理,设计了蛇形机器人的仿生机械结构。最后根据数学模型,对蛇形机器人进行了伸缩运动试验,验证了这两种运动步态的可实现性。