金环蛇蛇毒丝氨酸蛋白酶抑制剂和三种胡蜂蜂毒的研究

蛇毒和蜂毒是提供药理学活性分子的丰富来源，它们富含肽和蛋白，包括一 些酶类和毒素。 丝氨酸蛋白酶抑制剂广泛存在于动物、植物和微生物体内，参与许多重要的 生理过程，如血液凝集、纤维蛋白溶解、细胞凋亡、发育以及炎症反应和补体活 化等（van Gent D. et al., 2003）。通过凝胶过滤、离子交换和反向高压液相色谱， 我们从金环蛇毒液中纯化得到一种天然的丝氨酸蛋白酶抑制剂，命名为 bungaruskunin。并且从该蛇的毒腺cDNA 文库中克隆到了它的核苷酸序列。 bungaruskunin 预测的前体由83 个氨基酸组成，包括含有24 个氨基酸的信号肽 和含有59 个氨基酸的成熟肽。它与一种由红腹伊澳蛇（Pseudechis porphyriacus） 的cDNA 预测到的丝氨酸蛋白酶抑制剂blackelin 具有最大相似性，达64％。 Bungaruskunin 是一种Kunitz 型的蛋白酶抑制剂，具有一个保守的Kunitz 结构域， 能够抑制胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶。通过对金环蛇毒腺cDNA 文库 的筛选，我们还得到了另外两条β-bungarotoxin B 链，Bungaruskunin 的整体结 构与β-bungarotoxin B 链相似，特别是它们都具有高度保守的信号肽序列。这些 发现强烈地表明蛇毒Kunitz/BPTI 蛋白酶抑制剂与神经毒性的类似物可能起源于 共同的祖先。 肥大细胞脱粒肽是从膜翅目昆虫的毒液中鉴别出的一个小肽家族，是一种具 有潜在的药物治疗作用的诱导活性分子（Xueqing Xu et al., 2006）。来源于蜂类的 缓激肽样的类似物vespakinin 家族是一种具有调节和激素功能的活性成分，与哺 乳动物和两栖动物的缓激肽类似（Nakajima T., 1984）。本研究对三种胡蜂的 毒液进行了一系列的活性检测，发现黑尾胡蜂的蜂毒对白色念珠菌Candida albicans 和金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus 有抑制作用。凹纹胡蜂和黑尾 胡蜂的蜂毒具有微弱的磷酯酶A2 活性。通过凝胶过滤和反向高压液相色谱，没 有得到相关的活性组分。通过对三种胡蜂毒腺cDNA 文库的筛选，我们得到了2 条来源于黑尾胡蜂的核苷酸序列，Blast 分析表明，其中一条编码类似肥大细胞 脱粒肽，但未克隆到全长，序列比对结果显示其与来源于大胡蜂（Vespa magnifica） 的Mastoparan-like peptide 12c precursor（GenBank accession A0SPI0）的核苷酸序 列相似性达98％（Xueqing Xu et al., 2006）；另一条编码缓激肽类似物，命名为 Hw-bradykinin，序列比对结果显示其与来源于大胡蜂（Vespa magnifica）的 vespakinin-M precursor（GenBank accessionABG75944）的核苷酸相似率达96% (Zouhong Zhou et al., 2006)。

小鼠Bicc1 基因的克隆、Bicc1 多克隆抗体制备及蛋白定位与表达的研究

双尾-C 基因 (Bicaudal-C)首先在果蝇（Drosophila melanogaster）中发现，其功能丧失导致果蝇胚胎滤泡细胞的错误迁移、头部的缺失和双尾结构的形成。后来发现多个物种都含有Bicaudal-C 的同源基因，其中小鼠中的同源基因Bicc1 的缺失导致小鼠产生肾脏等脏器的病变，其症状与人类多囊肾疾病高度相似，但其具体机制还不清楚。本研究以小鼠肾脏组织总RNA 为模板体外反转录为cDNA，通过分段巢式 PCR 及酶切连接的方法获得了全长约3Kb 的小鼠Bicc1 cDNA 序列。根据生物信息学分析全长的Bicc1 蛋白，选择两个免疫原性较好的区段作为抗原位点构建相应的原核表达载体；IPTG 诱导表达并纯化融合蛋白，制备两种兔抗Bicc1 蛋白多克隆抗体，并通过Western blot 证实这两种抗体具有高度特异性。用细胞免疫荧光方法及免疫组织化学方法对该蛋白的定位做了一些初步研究。发现Bicc1 蛋白定位于体外培养的小鼠肾细胞的细胞质内，并在胚胎发育于期表达仅在心脏，后来逐步地在各个组织器官内出现，并在出生后的小鼠体内表达稳定。Bicc1 mDNA 也表达于多个器官内，并且在肾脏中有明显较高的表达量。找到了的两个针对Bicc1 基因的RNAi 的序列，通过荧光强度变化和Western blot 均证明这两个序列能明显降低Bicc1 蛋白在体外培养细胞中的表达水平，为下一步建立稳定的细胞株奠定了良好的基础。

几类处在关键进化地位藻类的TIM基因和糖酵解途径的研究

糖酵解作为细胞的重要的基本代谢途径广泛存在于各类生物中。但参与该途径的tim基因／酶和整个途径在细胞中的区室定位情况在一些处在关键进化地位的藻类中还存在许多未知或争议。本文首先对参与该途径的一个重要酶――磷酸丙糖异构酶（TIM）在两种不同营养方式的眼虫上进行了鉴定和序列结构分析，并结合了包括绿藻、红藻和动基体类等在内的其它生物的数据进行了分子系统分析；其次，对该途径在绿藻类的衣藻细胞中的区室定位情况进行了研究，并对该特殊的区室定位途径的进化进行了探讨。得到了如下结果和结论： 1）通过3’与5’-RACE实验，在光合型眼虫Euglena gracilis和Euglena intermedia和腐生型眼虫Astasia longa中各获得了一长一短两个TIM的全长cDNA序列，同时通过基因组DNA-PCR和序列搜索，还获得了两种绿藻和红藻的tim基因序列。前导序列分析显示眼虫的两个cDNA分别编码定位到胞质的cTIM和定位到叶绿体的cpTIM或质体的pTIM。腐生眼虫A. longa的pTIM与光合型眼虫E. gracilis的cpTIM高度相似，其前导序列也具有眼虫典型的核编码叶绿体蛋白质的典型特征；两类不同营养型眼虫的成熟TIM间的同源性达91.6％，并且具有其它TIM所共有的活性中心氨基酸和保守的序列motifs。这表明A. longa的pTIM确实是定位于质体、具有生物活性的cpTIM的同工酶，并提示A. longa的质体还具有与TIM相关的代谢功能（例如脂肪酸的合成），而不仅仅是一个叶绿体的“残迹”。 TIM的序列比对和分子系统分析结果显示：眼虫类和红藻类的TIM共有一个由两个氨基酸组成的插入；更重要的是，眼虫类TIM既没有与被认为与它共祖的动基体类的TIM聚在一起，又没有与被认为为其提供叶绿体（经二次内共生）的绿藻的TIM聚在一起，而是与红藻TIM聚为一枝。这提示眼虫与红藻间在进化历史上可能曾经有过基因交流。 2）采用生物信息学手段结合分子生物学实验，对衣藻基因组和转录组中参与糖酵解相关基因／酶进行了鉴定、定位预测和表达水平分析，结果表明：与其它极大多数的真核生物不同，衣藻细胞质中不具有完整的糖酵解途径，尽管该途径的后三步主要发生在胞质中，但前七步则是发生在叶绿体中的。 分子系统分析表明衣藻叶绿体中参与前6步和细胞质中参与最后2步的糖酵解酶都是胞质型起源，其中参与第4步的FBA更像是由很早时期的胞质型基因重复而来的；而第7步的PGK是由内共生形成叶绿体的蓝细菌的水平基因转移而来。这表明衣藻胞质中所缺少的糖酵解酶是一种次生性丢失的结果，而非原始的特征；其叶绿体中的糖酵解步骤应该是由于原有胞质型糖酵解酶的基因重复之后重新定位或者直接重新定位到叶绿体中，以及内共生产生叶绿体时由蓝细菌的水平基因转移所致。

真核生物FBPase和SBPase的进化研究

迄今为止，卡尔文循环是真核生物中唯一的二氧化碳固定途径。卡尔文循环利用NADPH和ATP将CO2转变成有机物，是自然界中有机物的主要来源。虽然，卡尔文循环中的酶促反应过程早在1956年就已经阐明，多数参与光合真核生物卡尔文循环的酶/基因的起源也有了较多的研究。但是，循环的5个关键酶中FBPase和SBPase的起源问题依然存在争议。本文首先对处于光合真核生物进化的关键地位的两种绿藻——衣藻和团藻中的FBPase进行了研究，进而对真核FBPase和SBPase进行了分子系统分析，以探讨光合真核生物中卡尔文循环的起源。 本研究发现：不同于一般光合真核生物中FBPase具有“胞质型”和“叶绿体型”两种亚型（分别参与糖异生途径和卡尔文循环），衣藻和团藻的基因组中只有一个编码叶绿体定位的FBPase （FBPase1）基因；多序列比对结果显示，FBPase1具有叶绿体型FBPase特有的参与光调节的氨基酸片段插入。再结合别人的“衣藻中的FBPase1的酶活性受光调节”的实验证据，本文认为该FBPase1为叶绿体型FBPase。有意思的是，通过搜索衣藻和团藻的基因组，本文发现了一个新型的FBPase酶基因（fbp2）。RT-PCR结果和EST数据均显示该基因在这两种绿藻中具转录活性。通过组装EST序列，获得了衣藻fbp2的cDNA和相应的蛋白序列。分析显示两种绿藻fbp2编码的氨基酸序列包含Li+-敏感磷酸酶基序（motif）和II类FBPase特有的FBPase_glpX结构域（domain）。这表明，该基因编码的蛋白（FBPase2）是II类FBPase。这是第一次在真核生物中鉴定得到这种原核型II类FBPase。分子系统分析进一步揭示了衣藻和团藻的共同祖先可能通过一次古老的水平基因转移事件，从放线杆菌亚纲的共同祖先中获得了该基因。由于放线杆菌亚纲II类FBPase具有胞质型FBPase的重要特征，因此推测所发现的FBPase2具有胞质型FBPase的特征。软件预测该FBPase2具有约20aa的信号肽，为叶绿体定位。再加上有研究表明衣藻的糖异生途径主要发生在叶绿体中。因此本文认为衣藻和团藻中也有两个FBPase同功酶；但与其它光合真核生物不同的是，胞质型FBPase发生了丢失，取而代之的是原核型II类FBPase参与其叶绿体中的糖异生途径。这种FBPase的不同情形很可能与这两种绿藻中独特的代谢途径区室化有关。 I 在细菌中，果糖-1，6-二磷酸和景天庚酮糖-1，7-二磷酸的去磷酸化是由果糖-1，6-/景天庚酮糖-1，7-二磷酸酶（F/SBPase）双功能酶催化的；但是，在光合真核生物中却是由底物特异的叶绿体型FBPase和SBPase分别催化的。通过结构域分析，本文发现细菌F/SBPase双功能酶可以划分为进化关系很远的两类（I类和II类）。通过选取来自更多细菌类群的代表序列，与真核FBPase和SBPase一起进行分子系统分析。结果显示，FBPase和SBPase既不是起源于I类F/SBPase双功能酶，也不是起源于II类F/SBPase双功能酶；而是分别起源于不同的真细菌I类FBPase。真核FBPase并没有与α-变形菌或蓝细菌FBPase聚在一起，却与不同类群细菌FBPase形成的clade形成姐妹枝。因此，尚不能明确真核FBPase起源于那类真细菌。真核SBPase形成的clade与ε-变形菌FBPase形成的clade在一起形成姐妹枝，表明SBPase很可能是通过一种未知机制起源于ε-变形菌的FBPase。 最后，基于上述研究结果并结合其它研究事实，本文还对光合真核生物中卡尔文循环的起源进行了探讨。

固斑蝰蛇毒C-型凝集素样蛋白Dabocetin及L-氨基酸氧化酶DRS-LAO的研究

本论文研究了从圆斑蛙蛇泰国亚种（Daboia russellii siamensis）蛇毒中纯化的C一型凝集素样蛋白Dabocetin和L一氨基酸氧化酶DRS一AO的理化性质、生物学活性和分子克隆。Dabocetin是分子量约为28扔。的异二聚体蛋白，它由分子量约为15.0kDa和14．5kDa的两个同源亚基以和p共价结合形成。N－末端氨基酸序列比较显示，Dabocetin与目前已知的蛇毒c一型凝集素样蛋白有很高的同源性。即使在终浓度达50．0。叫而时，Dabocetin也不能直接诱导血小板聚集。此外，在终浓度为40.00μg/ml时，Dabocetin几乎不能抑制由AdP，TMVA和stejnulxin诱导的血小板聚集。但是，Dabocetin呈剂量依赖地抑制瑞斯托霉素诱导的血小板凝集，其半数抑制率ICS。值为10.80ug/ml。流式细胞仪分析表明，Dabocetin显著抑制单克隆抗体522与GPIba的结合，提示Dabocetin很可能是一个GPIb结合蛋白。从圆斑蛙蛇的毒腺中克隆到了7个编码不同蛇毒C一型凝集素样蛋白亚基的七DNA（命名为DRs一1至DRs一7）。其中，DRsLS编码Dabocetin的a亚基，DRS一6编码Dabocetin的p亚基。DRs一1和DRS一2很可能是圆斑蛙蛇毒腺中表达的X因子激活剂的两条轻链LCZ和LCI的山NA。DRS一3，DRS毛4和DRSL7可能是圆斑蛙蛇毒腺中表达的C一型凝集素样蛋白p亚基的。NA。DRsLAO是一个新的L一氨基酸氧化酶，比活力为1．98U加噶。十二烷基磺酸钠一聚丙烯酞氨凝胶电泳（SDs-PAGE）分析显示，该酶在还原和非还原条件下均呈现一条蛋白带，表观分子量约为58kDa。N-末端氨基酸序列比较显示，DRS一AO与目前已知的蛇毒L一氨基酸氧化酶有很高的同源性。该酶的最适底物为L一亮氨酸，最适pH为8．8。DRs一Ao呈剂量依赖地抑制扔P和仆IvA诱导的血小板聚集，其半数抑制率ICS。值分别为32.8μg/ml和32.3μg/ml。DRS-LAO对金黄色葡萄球菌（灯Cc25923）和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌有较强的抗菌作用。DRs一AO对金黄色葡萄球菌必Tcc25923）的最低抑菌浓度卿C）和最低杀菌浓度耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的孤CS。和呱Cg。值分别为18．。林留时和36.0μg/ml；DRSLAo对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的MBC50和MBCg。值分别为36.0μg/ml和72.0μg/ml。通过对DRS一AO的分子克隆，得到了编码DRS-AO的部分cDNA序列。

菜花烙铁头蛇毒金属蛋白酶的研究

本论文结合生物化学与分子生物学手段对云南产菜花烙铁头蛇毒（几互刃eresrs户厂由刀打）的金属蛋白酶进行了系统深入的研究。从中分离纯化到两个新的蛇毒金属蛋白酶：二型蛇毒金属蛋白酶Jerdonit认和三型蛇毒金属蛋白酶jerdohagin。采用又卫PCR的方法得到了两个cDNA。通过蛋白质胰蛋白酶水解的内肚测序分析，其中一条为编码Jerdo址tin的，cDNA。序列分析发现，另外一条是一个含有RTS短链去整合素cDNA序列，命名为jerdos七atin，并对其进行了表达和活性鉴定。，Jerdonitin是一个表观分子量为为kDa的单链蛋白。它的c砚认全长1578bP，由金属蛋白酶、间隔区和去整合素区组成，说明它是二型蛇毒金属蛋白酶。但是与其它二型蛇毒金属蛋白酶不同的是，Jerdonitin的成熟蛋白由金属蛋白酶和去整合素结构域组成。与其它二型相比，Jerdonitin"多了两个半肤氨酸的（CysZ19andCys238）分别位于间隔区和去整合素区，Cys219可能和后面去整合素区的自由半眺氨酸残基Cys238形成一对二硫键，这对二硫键可能阻止了在后翻译加工过程中去整合素区的释放。通过Jerdonitin和其它二型蛇毒金属蛋白酶氨基酸序列比较和进化分析，结合天然蛋白结构数据，说明Jerdonitin是二型蛇毒金属蛋白酶的一个新亚型。和其它蛇毒金属蛋白酶一样，Jerdon九in是a一纤溶酶，并且它的活性都能被金属鳌合剂EDTA完全抑制，而不受丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF影响。像其独特的结构一样，Jerdonitin不仅具有纤维蛋白原降解的蛇毒金属蛋白酶活性，而且也有抑制ADP诱导的血小板聚集的非酶活性。Jerdohagin是一个表观分子量为96kDa单链蛋白。测定其内肤发现它有金属蛋白酶、去整合素样和富含半耽氨酸区组成，说明jerdohagig是三型蛇毒金属蛋白酶。像其它典型的蛇毒金属蛋白酶一样，jerdohagin的出血活性能完全被EDTA抑制，而不受R涯SF的影响。Jerdohagin是仪纤溶酶专一酶切人纤维蛋白原的。链。用氧化的胰岛素B链作底物，它可以水解仰r16一Leu17肤键。有趣的是，jerdohagin不激活人凝血酶原，但是它酶切人凝血酶原和凝血酶原激活后产生的激活片段F1。Jerdostotin的cDNA全长邹3bp，由信号肚、前肤和去整合素三个区组成，其与。btustotin和vieris七atin有较高的相似性（80％）。jerdostatin的序列是第一个报道的短链去整合素的cD以序列，它的产生机制和aCostatin一a有相似之处。值得注意的是，jerdostatin和obtus七atin八ipris，tatin不同的氨基酸残基（8／9）主要分布在含有整合素识别区的C末端。采用硫氧还蛋·白作为融合蛋白表达jerdostatin：，表达纯化后发现有两个j．erdostatin表达，，命名为：jerdo就。tin一1和'rjerdostotin一2。质谱分析显示它们的八个半肤氨酸都参与形成了四对二硫键，它俩可能是分别含有天然和非天然二硫键结构的多肚。但是jerdostatin一1的活性比rjerdostat还一2高两个数量级。和含有KTS的去整合素一样，重组jerdos七atin的异构体都选择性抑制整合素。lpl结合胶原IV，rjerdost就in一1的抑制活性分别是。b加stotin和viperistotill的1／1时和1／2500。氨基酸残基的组成不同尽管没有影响jerdost就in对整合素alpl的抑制选择性，但是它造成的化学环境不同可能导致抑制活性的差异。

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。

菜花烙铁头蛇毒去整合素的纯化、克隆及活性研究

蛇毒去整合素蛋白（disintegrin）家族一般具有分子量低、富含半胧氨酸和含有RGD三肽等结构特点，因其能与配基竞争结合细胞表面的整合素受体，干扰整合素的正常功能而呈现出多方面的生物学活性，如抑制血小板聚集、抑制肿瘤转移和诱导细胞凋亡等。本论文用凝胶过滤、反向高压液相等层析技术从我国云南产菜花烙铁头（Trimeresurusjerdonii）蛇毒中分离纯化到两个新的去整合素蛋白，分别命名为jerdonin和Jerdonatin。MALDI-TOF-MS测定jerdonin分子量为7483Da，jerdonatin分子量为80llDa，二者均属第二类去整合素。分别测定了其N末端25个氨基酸序列，发现与其它蛇毒来源的去整合素具有很高的相似性。提取菜花烙铁头毒腺总mRNA，通过反转录PCR（RT-PCR）扩增到两个去整合素cDNA序列，分别命名为TJDIS-1和TJDIS-2。TJDIS-1全长1528bp，TJDIS-2全长16O3bp，二者均包含编码信号肚区、前肤区、金属蛋白酶区、间隔肤区和去整合素区一属于P一H型金属蛋白酶家族。经推导的氨基酸序列和MALDI一TOF一MS分析，可确定TJDIS-1去整合素区编码jerdonin，TJDIS-2去整合素区编码jerdonotin。jerdonin全长71个氨基酸，jerdonatin全长72个氨基酸，二者均含12个半眺氨酸，且在C末端附近均含有去整合素家族的典型特征三肤序列一RGD。氨基酸序列比较分析显示，jerdon加与来源于侏响尾蛇（Sistrurusm.tergeminus）的去整合素tergeminin序列相似性最高，为82.2％。而jertionatin与来源于黄绿烙铁头（Trimeresurusflavoviridis）的去整合素CTF-I序列相似性最高，为97.2％，仅在RGD附近有两个氨基酸不同。jerdonin与jerdonatin序列相似性为67.6％。本论文还研究了jedonin和jerdonatin的生物学活性。二者均能强烈抑制ADP、胶原、凝血酶诱导的人血小板的聚集，IC50为100-300nM。jerdonin和jerdonatin还能够抑制B16肿瘤细胞增生，研究表明，jerdonin不仅能显著抑制肿块的生长，还能延长荷瘤小鼠的寿命。平均肿块体积由对照的5260．33枷，降低至2086.65mm3，小鼠平均寿命由对照的24.8天延长至30.5天，提高了22.98％。本论文也研究了jerdonin和jedonatin对小鼠精卵受精过程的影响，结果表明jordonotin能够呈剂量关系抑制精卵结合，但对精卵融合无影响。当jerdonatin用量为10.0μg／毗时，单个卵子的精子结合数由对照的95.31降为21.83。菜花烙铁头蛇毒去整合素蛋白的结构和活性鉴定，为去整合素家族的生物多样性研究提供了丰富的素材，同时也为血栓、肿瘤、生殖等生理或病理过程的研究提供了一个有力的工具。

三种两栖类动物皮肤和脑中活性多肽结构、功能与多样性分析

两栖动物是最原始的陆生脊椎动物，分布比较广泛。无尾目两栖动物现有3000 多种，它们皮肤裸露、光滑，为适应广泛的栖息地和生态条件，已进化出各种有效的皮肤防御系统。抗菌肽（Antimicrobial peptides，AMPs）作为两栖类先天防御系统的重要组成部分，在皮肤分泌液中含量异常丰富。我们以来源于云南省普洱市景东县的铃蟾科微蹼铃蟾（Bombina microdeladigitora）和楚雄州双柏县雨蛙科华西雨蛙（Hyla annectans）为实验材料，对其皮肤分泌液中抗菌肽的分子多样性并对其结构和功能进行研究。微蹼铃蟾皮肤抗菌肽多样性非常丰富，我们从单一个体中克隆得到了64 条编码不同抗菌肽的cDNA 序列，其中有两条序列只编码Maximin 一种抗菌肽，其余 62 条均编码Maximin 和Maximin H 两类抗菌肽。这64 条cDNA 序列共编码44 种Maximins 和30 种Maximin Hs，其中有32 种Maximins 和20 种Maximin Hs 为新鉴定的抗菌肽，其余和铃蟾属其它种中发现的抗菌肽具有相同的序列。除了皮肤外，两栖动物的脑也是抗菌肽的丰富资源库。我们分别从微蹼铃蟾和大蹼铃蟾（B. maxima）脑中得到了大量新的抗菌肽cDNA 序列。其中从微蹼铃蟾脑中克隆到21 条新的cDNA序列，共编码16 种Maximins 和10 种Maximin Hs，其中7 种Maximins 和4 种Maximin Hs 为新鉴定的抗菌肽。从大蹼铃蟾脑中克隆到39 条新的cDNA 序列，编码27 种Maximins 和20 种Maximin Hs，其中16 种 Maximins 和12 种Maximin Hs 为新鉴定的抗菌肽。在以上新鉴定的抗菌肽中，Maximins 均为阳离子抗菌肽，Maximin Hs 中除以前鉴定的Maximin H5 外，尚有十余种阴离子抗菌肽。抗菌肽碱基转换/颠换（R=s/v）分析表明，RMaximin<1 而RMaximin H>1，说明这两种抗菌肽碱基转换和颠换发生的几率并不相同，Maximin 间差异主要由碱基颠换引起，而Maximin H 则主要由碱基转换引起。种间进化分析表明，大蹼铃蟾和微蹼铃蟾的遗传距离较近，而它们与欧洲花铃蟾（B. variegata）的遗传距离均较远。种内各部分遗传距离差异较大。与信号肽和酸性间隔肽相比，成熟肽的遗传距离明显增大，其中Maximin 的进化速度比Maximin H 更快。抗菌肽Maximin 和Maximin H 种内、种间均存在正选择（ω>1），而信号肽和酸性间隔肽在分化过程中没有正选择（ω<1），说明Maximin 和Maximin H 经受着达尔文正选择驱动的快速进化，是抗菌肽多样性产生的根本原因。这与抗菌肽参与最终的生物防御功能，从而增加物种对环境的适应是一致的。功能研究发现，有些微蹼铃蟾Maximins 抗菌肽是多功能分子，不但对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌和真菌起抗菌作用，而且还具有很强的抗氧化功能。脑中抗菌肽基因的大量表达也预示着抗菌肽可能在神经信号传导中起一定作用。用基因克隆方法我们从微蹼铃蟾皮肤得到大量缓激肽前体序列，由1-4 个拷贝的Bombinakinin 或1-4 个拷贝的Bombinakinin 和1 个拷贝的Bombinakinin-GAP 组成。这与大蹼铃蟾皮肤中缓激肽前体由1-8 个拷贝的Bombinakinin 或1-8 个拷贝的Bombinakinin 和1 个拷贝的Bombinakinin-GAP 组成有所不同。按同样方法，我们从大蹼铃蟾脑中也得到了三条缓激肽前体序列，其中两条含有6 个 Bombinakinin 拷贝，另一条含2 个Bombinakinin 拷贝。通过比较只含Bombinakinin 和同时含有Bombinakinin 和Bombinakinin-GAP 的前体cDNA 序列后发现， 前者序列中缺失了一段碱基序列TGCGGGTA， 从而导致移码突变， 终止了 Bombinakinin-GAP 的表达。通过生物化学的手段从微蹼铃蟾皮肤分泌液中分离到一种丝氨酸蛋白酶抑制剂BMSI1，与铃蟾属其它种中的胰蛋白酶抑制剂具有很高的相似性。根据已有铃蟾属丝氨酸蛋白酶抑制剂cDNA 序列设计引物，以皮肤cDNA 为模板，扩增丝氨酸蛋白酶抑制剂的基因序列，结果得到两条不同的序列。这两条前体序列与铃蟾属其它两栖动物皮肤中的丝氨酸蛋白酶抑制剂具有高度相似性（>70%），而且它们都含有10 个半胱氨酸残基。BMSI1 对五种丝氨酸蛋白水解发色底物的抑制活性测定表明，BMSI 1 能抑制胰蛋白酶和凝血酶的水解活性，其K(i)分别为0.02 μM 和0.15 μM。通过随机筛选cDNA 文库的方法，我们从大蹼铃蟾脑中得到了一条完整的 Somatostatin（SST）序列，根据该序列，我们在大蹼铃蟾和微蹼铃蟾脑cDNA 文库中筛选到两条变异体序列SST-L(Leu11-SST-14)和SST-R(Arg14-SST-14)。功能研究表明，这两种变异体具有和SST 相似的生物学功能，可抑制肿瘤细胞增殖、抑制细胞因子释放以及具有一定的镇痛作用。从大蹼铃蟾和微蹼铃蟾脑中得到了阿片肽前体POMC 和Proenkephalin 的 cDNA 序列，序列比对发现与东方铃蟾具有较高的同源性。从华西雨蛙皮肤cDNA 中克隆得到两类活性多肽，命名为Annins。其中一类为抗菌肽类似肽，共11 条序列，编码单一的成熟肽序列，其信号肽与雨蛙科信号肽具有很高的同源性，但酸性间隔肽和成熟肽相差较大。其成熟肽由15-17 个氨基酸残基组成，活性分析表明无抗菌和抗氧化作用，但在较高浓度时对部分细菌和多种细胞有促进生长作用，推测可能在使伤口快速愈合方面起重要作用；另一类编码具有2 个拷贝的成熟肽序列，成熟肽由5 个氨基酸残基组成，具有一定的镇痛活性，其镇痛机理可能是拮抗bradykinin 作用。

雨蛙皮肤分泌液中两种活性蛋白结构和功能的研究

在本研究中我们首次从雨蛙皮肤分泌液中分离得到了一种神经毒素（命名为Anntoxin）和一种干细胞自我更新支持因子（命名为AnSF）。随后，我们通过构建雨蛙皮肤cDNA 文库，利用特异引物筛选到Anntoxin 和AnSF 的cDNA 编码序列，前者的Gene Bank 登录号为FJ598043，后者还在等待分配登录号。Anntoxin 具有60 个氨基酸，是一种Kunitz 类型的丝氨酸蛋白酶抑制剂，构建Anntoxin 的3D-NMR 溶液结构，证实Anntoxin 不同于有三对二硫键（键组合模式：1-6，2-4，3-5）的Kunitz 类型丝氨酸蛋白酶抑制剂，它只有两对二硫键（组合模式：1-4，2-3）。AnSF 具有123 个氨基酸，在C 端具有和Calmadolin 同源的两个EF 手指结构，能够支持人类胚胎干细胞（hESC）和猴神经干细胞（rNSC）的自我更新。为了进行Anntoxin 的生物活性和结构分析，我们在体外成功表达了 Anntoxin，获得了大量的重组Anntoxin（rAnntoxin）。经过生物活性分析， rAnntoxin 和天然分离到的Anntoxin 生物活性相当，都具有很强的胰蛋白酶抑制剂活性。Anntoxin 是一种Kunitz 类型的丝氨酸蛋白酶抑制剂，和来源于芋螺（Cone Snail）的神经毒素Conkunitzin-S1，黑色眼镜蛇毒液（black cobra, Dendroaspis polylepis polylepis）的树突毒素δ-DaTX 或蛋白酶抑制剂K 分别具有32.8%和36.7%的相同序列，和鱼类（fish）来源的Stonustoxin 也有一定的同源性。利用膜片钳技术分别检测Anntoxin 对大鼠背根神经节（rat DRG）上Na+通道，K+通道，Ca2+通道的作用，结果证明Anntoxin 对河豚毒素敏感（TTX-S）的钠离子通道（Nav）有较强的抑制活性，对 K+通道，Ca2+通道作用不明显。随后我们在非洲爪蟾卵母细胞上表达几种典型和常用于测试对亚型K+通道作用的Kv1.1，Kv1.2，Kv1.3，Kv2.1 和 Kv4.2，Kv4.3，Anntoxin 对这些亚型K+通道上的K+电流都没有明显影响。我们成功构建了Anntoxin 的3D-NMR 溶液结构（NMR 号：PDB ID 2KCR， BMRB ID 16094），证实Anntoxin 具有典型的Kunitz 结构，由反向平行的 β–折叠片和α–螺旋及转角组成梨形结构。利用RT-PCR，WesternBlot 以及 ELISA 技术，发现在皮肤、脑、肝、胃和肠中都能检测Anntoxin mRNA 转录，但只在皮肤、脑、肝和胃中有蛋白表达，表达量分别为29.5、5.39、 4.80 和2.02 微克/克鲜重，可以看出Anntoxin 在皮肤中大量表达，是皮肤分泌液中非常重要的组成部分。因为皮肤是雨蛙接触外界的第一屏障，雨蛙的生存环境中存在很多潜在威胁，比如微生物、吸血昆虫、鸟类、爬行动物、哺乳动物等，所以Anntoxin 有可能是雨蛙适应环境的重要化学武器，于是我们测试了Anntoxin 对甜菜夜蛾幼虫（Laphygma exigua Hubner）、水蛇（Enhydris plumbea）、鹌鹑（Coturnix coturnix）、昆明小鼠（Kunming mice）的急性毒性，其LD50 分别为50，450，2500 和3000 微克/千克体重，说明在华西雨蛙皮肤中大量表达的Anntoxin 对几类潜在天敌确实有较强的杀灭作用。为了检测AnSF 的生物学活性，我们在体外成功表达了AnSF，获得了大量rAnSF。设计三个浓度梯度10、100 和500ng/ml，把AnSF 和hESC 共培养，发现在10~100 ng/ml 浓度时对hESC 的自我更新有支持作用；设计三个浓度梯度10、100 和500ng/ml，把AnSF 和rNSC 共培养，发现在 10ng/ml 时对rNSC 的自我更新有较强的支持作用。在超过500ng/ml 高浓度时，AnSF 对hESC 和rNSC 都有明显的细胞毒性作用，对rNSC 的毒性作用更明显。利用RT-PCR 技术，我们检测了雨蛙的皮肤、肌肉、肝脏、胰脏、胃、肠、心脏和脑，AnSF 只在皮肤中有少量表达。这表明AnSF 可能只参与雨蛙皮肤干细胞库的维持，保持皮肤内环境稳定，因为蛙类的皮肤细胞要负责产生大量活性物质参与先天免疫和抗氧化等重要的生理活动，需要经常更新，而AnSF 的存在可能保证雨蛙皮肤干细胞库容量稳定，不断分化出各种成熟的皮肤细胞来使皮肤能够得到足够和及时的更新，保证其功能的正常行使。所以AnSF 是维持华西雨蛙皮肤内环境稳定的重要物质。

姚虻成功从宿主获得血餐的分子机制初探

在长期的吸血进化过程中，吸血节肢动物在唾液腺中形成了一系列有助于适应吸 血生存的活性物质，这些物质包括血管舒张分子、血小板聚集抑制分子、抗凝血分子 和其它相互作用的分子。此外，为了得到洁净的血液和防止在吸血过程中被病原微生 物感染，吸血节肢动物在其唾液腺中形成了许多防御物质以保护自身和宿主，这些物 质包括抗菌肽和蛋白酶抑制剂等。因此，研究吸血节肢动物的唾液腺重要活性物质和 转录体组学有助于弄清其吸血机制。 姚虻（Tabancus yao Macquart）是我国特有的牛虻，其雌性在产卵前需要吸食大 型哺乳动物的血液以促使卵的发育。我们希望通过对姚虻唾液腺重要活性物质和转录 体组学的研究揭示姚虻成功从宿主获得血餐的分子机制，找到具有药用前景的活性物 质和为控制该虫及其传播的疾病的提供理论基础。 首先，我们对其唾液腺匀浆物活性进行了系统分析，发现姚虻唾液腺匀浆物具有 如下活性：有抗金黄色葡萄球菌活性，并且对大肠杆菌、白色念球菌和枯草杆菌都有 效；能够抑制ADP 诱导的洗涤和富血浆血小板的聚集；能够凝集兔红细胞、能够抑制 丝氨酸蛋白酶对小肽底物的水解、具有对纤维蛋白原的水解活性（金属蛋白酶）、具 有过敏原活性、能够促进肥大细胞脱粒和组氨释放；反复检测而没有发现的活性如下： 磷脂酶A2(PLA2)活性、溶血活性、血浆凝固活性、体外抗补体、血管生长促进与抑制 活性、对小鼠脾细胞因子分泌的促进和抑制活性、抗肿瘤细胞HepG2 的生长活性。 以来源姚虻唾液腺的mRNA为材料，我们成功构建了丰度为1ｘ106的姚虻唾液腺 cDNA文库。通过对400个随机克隆的测序，我们得到了编码23种保守蛋白，44种分泌 蛋白和5种功能未知的蛋白。44种分泌蛋白中比较重要的分别是：20种抗原5相关蛋白、 2种α淀粉酶、2种麦芽糖酶、2种attactins抗菌蛋白以及血管舒张肽、过氧化物酶、 抗菌肽、透明质酸酶、mucin样蛋白和脯氨酸丰富蛋白。另外，一些不知道功能的分 泌肽也被发现,这其中包括四个与Hybomitra bimaculata的分泌肽相似性达47-82%的 多肽，这些信息有助于我们发现牛虻唾液腺活性物质和加快从知道部分氨基酸序列的 蛋白的鉴定速度，加快对姚虻从宿主获得血餐的分子机制的诠释速度。 通过分子筛、高压液相色谱等程序，我们从姚虻唾液腺中得到了一个由55 个氨 基酸组成，分子量为6 kDa，含有3 对二硫键的Kunitz 型丝氨基酸蛋白酶抑制剂TYTI。 该抑制剂与Anemonia sulcata 的蛋白酶抑制剂AsKC3 和SA5II 的成熟肽部分的同源 性达66%；并且该抑制剂，对热相对稳定；对凝乳酶、弹性蛋白酶、凝血酶、胰酶等 都有抑制作用，对胰酶的抑制常数为2.586ｘ10-4M 。 通过分子筛、高压液相色谱等程序，我们从姚虻唾液腺中得到了一分子量为7 kDa，由65 个氨基酸组成且含有3 对二硫键的防御素Taymin，它与长角血蜱的防御素的相 似性达43%，但它的第二个半胱氨酸比长角血蜱的半胱氨酸靠前一个氨基酸。该抗菌 肽对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和白色念球菌的最小抑菌浓度分别是: 160、80、140 和120μg/mL。 通过与分离丝氨酸蛋白酶抑制剂相同的生化分离手段,从姚虻唾液腺中得到一种 红细胞凝集素样活性物质TYML1，其能凝集原始和经胰酶、链霉蛋白酶和弹性蛋白酶 处理的A、B、O 和AB 血型的人、兔、绵羊、大鼠、小鼠、鹌鹑的红细胞, 对链霉蛋 白酶处理的鹌鹑红细胞的凝集效价比正常下降了8 倍；对热、酸、碱处理和蛋白酶降 解稳定；具有Ca2+依赖性，活性能为半乳糖胺和胎球蛋白所完全抑制。 通过分子筛、阴离子交换、高压液相色谱等程序，我们从姚虻唾液腺中分离得到 了一分子量为26 kDa,由234 个氨基酸组成，含有10 个半胱氨酸的血小板聚集抑制剂 Macquaritin-2,它与报道的所有血小板聚集抑制剂均不具有同源性，但是与双翅目昆 虫唾液腺过敏原却有一定的同源性(25%-33%),对其血小板聚集抑制活性研究发现:其 能抑制胰酶、花生四烯酸、Stejnulxin、TMVA、ADP、U46619 等激动剂诱导的血小板 聚集；血小板膜结合试验表明:其能与血小板细胞膜结合,故该血小板聚集抑制剂可能 通过作用血小板上的受体来阻止激动剂诱导血小板聚集。 通过分子筛、阳离子交换、高压液相色谱等程序，我们从姚虻唾液腺中分离得到 分子量为24-30 kDa 的两个血小板聚集抑制剂Macquaritin-3 和Macquaritin-1，它 们的N 端16 个氨基酸分别是V N Y C R L P C R G C D Y H V 和 V A V D Y L G L P G R G Y H V。通过PCR, Macquaritin-3 的核苷酸序列被得到，其推导蛋白的成熟区 和信号肽分别含有232 和23 个氨基酸。利用根据Macquaritin-1 的N 端氨基酸设计 的简并引物扩到含有V A V D Y L G L P 序列的两组核苷酸序列。它们与报道的所有 血小板聚集抑制剂均不具有同源性，但是其与双翅目昆虫的唾液腺抗原5 相关蛋白却 有一定的同源性。将所有血小板抑制剂及其相关序列和通过cDNA 文库筛选得到的抗 原5 相关序列进行分析,发现它们有很高的相似性,这种相似性介于33.3%-93.0%间, 且大部分高于50%。另外，两个血小板聚集抑制剂和一个可能的血小板抑制剂分别处 于这些抗原5 相关蛋白进化树的三个簇中。因此，我们推测这些过抗原5 相关蛋白可 能都具有血小板抑制剂活性。

姚虻唾液腺抗血栓活性物质 tablysin2的原核表达及活性研究

吸血节肢动物在长期的环境胁迫下,进化出一套有利于其完成吸血活动的分子机制。吸血节肢动物的唾液腺可分泌多种有助于完成吸血过程的活性物质，其中包括血小板聚集抑制分子、抗凝血物质、溶栓物质、血管扩张分子、血管收缩抑制分子及其他一些相互作用分子。 虻虫作为传统的抗血栓中药具有具有悠久的应用历史。早在两千多年前《神农本草经》中就有“虻虫，性苦，微寒，主逐淤血，破血积、通利血脉及九窍”这样的记载。但是目前关于牛虻唾液腺抗血栓活性物质的研究很少，因此我们研究了一种牛虻——姚虻的唾液腺作为研究材料，希望从中寻找具有药用价值的抗血栓活性物质。我们还希望能利用微生物发酵工程对其进行小规模生产，以检测这些活性物质的体内活性，毒性等指标，为大规模的工厂化生产及临床应用奠定基础。 我们成功地从姚虻唾液腺cDNA文库中筛选到了抗血栓活性物质tablysin2，并利用大肠杆菌pET表达系统成功地对其进行了表达，获得了具有纤溶酶活性和血小板聚集抑制活性的tablysin2。这一工作进展解决了姚虻唾液腺资源紧缺对研究tablysin2的限制，为tablysin2的体内研究及临床应用创造了条件。此外，我们通过动物实验，初步断定tablysin2在18 ug/ml的剂量范围内不会引起组织出血。

姚虻唾液腺三类抗血栓活性蛋白的结构和功能研究

血栓栓塞性疾病严重影响人类的健康，是导致死亡率最高的病因之一。在过去 的几十年中，已经开发了针对血液凝固、血小板激活和聚集、血栓溶解的不同步骤而 起作用的基础和临床药物，但是许多抗血栓药物经常被包括低血压、出血等系统性的 副作用所限制，因此，需要开发新型的更具潜力和特异性的抗血栓药物。 吸血节肢动物与宿主相互作用的分子机制研究是目前国际研究的热点之一，通过 该类研究可以发现大量的具有药用前景的先导分子和提供节肢动物控制策略。我们通 过生物化学、分子生物学以及药理学研究手段首次从中国特有的姚虻（Tabanus yao Macquart）唾液腺发现了同时具有水解纤维蛋白原和抑制血小板聚集的双功能的 丝氨酸蛋白酶Tablysin、纤维蛋白水解酶TY6和腺苷三磷酸双磷酸酶Tabapy等3个家 族的抗血栓活性成分。并研究了这3类因子在牛虻唾液腺中的分子多样性、它们的结 构基础及发挥抗血栓功能的作用机制，通过实验动物模型研究体内外抗血栓能力，深 入解析了牛虻作为传统抗血栓中药的物质基础，为发掘具有良好抗血栓功能的新型候 选药物分子，为传统活血化瘀中药牛虻的现代化开发提供了广阔的思路和打下了坚实 的基础。 研究表明，姚虻纤维蛋白原水解酶Tablysin为一种单链蛋白。其表观分子量为 27kDa。此酶为一种丝氨酸蛋白酶家族的新成员，其活性不受金属离子螯合剂EDTA 和还原剂DTT的影响。血浆蛋白酶抑制剂Aprotinin，α-macroglobulin能部分抑制该 酶活性。此酶适应的pH范围较广（pH 2.4-10.0），但对热变化不具很好的耐受性。 Edman降解法进行氨基酸测序分析发现，此酶的N-末端有封闭现象，后经Q-TOF质 谱分析，确定此酶的部分氨基酸序列。此外，我们成功构建了具有完整性的姚虻唾液 腺cDNA文库，获得2×106 pfu个重组子，进一步的筛选了Tablysin的编码基因。 对此酶的溶栓机制进行分析发现，其具有直接水解纤维蛋白原的活性，不具有纤 溶酶原激活剂的活性。此酶能明显地水解纤维蛋白原的α-链，而对β-链的水解活性较 低，不能水解γ链（α > β > γ）。此酶不能有效地水解纤维蛋白，不会水解层粘连蛋白 （Laminin）和纤维粘连蛋白（Fibronectin）等基质蛋白。不具有出血活性。进 一步探讨此酶的作用机制，发现其能以剂量依赖的方式抑制ADP诱导的血小板聚 集。利用流式细胞仪检测到该酶能与血小板膜糖蛋白受体GPIIb / IIIa结合，因此推测其可能是通过抑制血小板和纤维蛋白原结合的作用机制来抑制血小板 的聚集。 我们通过将目的基因连接到pET-32a+载体，并在大肠杆菌表达体系中得到 了高效表达。体外活性检测表明重组蛋白质与天然产物活性相当，用其检测了 其对角叉菜胶致小鼠尾静脉血栓模型体内血栓形成的影响， 实验结果表明 Tablysin具有明显的抗静脉血栓作用。该工作对有潜力开发成为新型单组分抗血栓 药物的姚虻活性蛋白进行了较为系统的理化性质研究，为该分子的进一步开发和研究 奠定了基础。 我们从姚虻唾液腺中分离纯化到一组具有水解纤维蛋白原α-链活性的酶， 命名为TY6家族。对TY6的生化性质进行研究，表明此酶为一种单链的丝氨酸蛋白 酶，其表观分子量为27 kDa，其活性不受金属离子螯合剂EDTA的影响，但能被PMSF 所抑制。Molish反应显示为阴性，说明此酶不是一种糖蛋白。从姚虻唾液腺cDNA 文库中克隆得到其编码序列，发现该酶家族的编码基因在一级结构上表现出丰 富的多样性。通过Western blotting检测到其能与牛虻叮咬后过敏患者血清特异性IgE 结合。推测该基因的多样性是吸血昆虫适应吸血寄生生活而采取的进化策略。 该工作为牛虻唾液腺抗血栓功能基因的继续筛选和分析奠定了基础，并为牛虻的生物 防治提供了思路和对策。 我们从姚虻唾液腺中分离纯化到一个具有水解ADP活性的酶（Apyrase）， 命名为Tabapy。活性检测发现Tabapy具有明显的水解ADP的活性，并能以剂量 依赖的方式抑制ADP诱导的血小板聚集。通过Western blotting检测到Tabapy能与 牛虻叮咬后过敏患者血清特异性IgE结合。用PCR方法从姚虻唾液腺cDNA文库中 克隆得到编码序列，经BLAST分析表明，该酶与来源于斑虻唾液腺的血小板聚 集抑制剂Chrysoptin具有90％的序列相似性，并经过Q-TOF分析确证，有5个肽段 的氨基酸残基与该cDNA序列推导的多肽链匹配。该工作为研究吸血节肢动物 吸血生理及进一步研究Apyrase的结构和功能打下了基础。

金环蛇抗菌肽cathelicidin-BF的纯化、基因克隆、结构与功能分析及抗菌机理研究

Cathelicidins是动物体内一个具有多功能的抗菌肽家族，目前仅在哺乳类、鸟类、爬行类和鱼类中有发现。Cathelicidins具有广谱的抗微生物活性，不但对普通革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌以及病毒具有非常强的活性，而且对许多临床耐药微生物同样具有作用。除此之外，cathelicidins具有许多其他生物学活性，如对多种免疫细胞具有趋化作用、诱导肥大细胞脱粒和组织胺释放、调节巨噬细胞转录、促进伤口愈合、诱导血管发生、诱导变异细胞系细胞凋亡和淋巴细胞活化等。 金环蛇（Bungarus fasciatus）属于眼镜蛇科（Elapinae）环蛇属（Bungarus），是一种具有前沟牙的毒蛇，广泛分布于我国广东、广西、福建、江西、海南及云南南部。 在本论文中，我们对金环蛇体内cathelicidins家族抗菌肽cathelicidin-BF进行了一系列研究。 通过凝胶过滤、阳离子交换和反相高压液相三步从金环蛇蛇毒冻干粉中分离纯化得到金环蛇cathelicidins家族抗菌肽，命名为cathelicidin-BF。Edman降解法测定其氨基酸序列为KFFRKLKKSVKKRAKEFFKKPRVIGVSIPF，由30个氨基酸残基组成，ESI-MS测得其分子量为3637.5 Da。 构建了金环蛇毒腺cDNA文库，从中克隆得到了编码cathelicidin-BF前体的cDNA序列。该cDNA序列长度为750 bp，由此推断出的cathelicidin-BF前体由191个氨基酸残基组成，包括信号肽区、保守的cathelin区和成熟肽区三部分。用RT-PCR的方法对cathelicidin-BF的组织表达情况进行了研究，结果表明cathelicidin-BF在金环蛇胃、气管、皮肤、肌肉、心脏、肾脏、肺、脑、小肠、脾脏、肝脏、卵巢、毒腺中均有表达，但各组织表达量存在差异。进化分析表明，金环蛇cathelicidin-BF与鸭嘴兽CATH-3在系统进化树中独立成簇，表明金环蛇与鸭嘴兽有着一定的亲缘关系，这为鸭嘴兽在动物进化中分类地位的确定提供了参考资料。 对cathelicidin-BF可能具有的各种生物学活性进行了研究。Cathelicidin-BF具有广谱的抗微生物活性，对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌均有活性，Cathelicidins是动物体内一个具有多功能的抗菌肽家族，目前仅在哺乳类、鸟类、爬行类和鱼类中有发现。Cathelicidins具有广谱的抗微生物活性，不但对普通革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌以及病毒具有非常强的活性，而且对许多临床耐药微生物同样具有作用。除此之外，cathelicidins具有许多其他生物学活性，如对多种免疫细胞具有趋化作用、诱导肥大细胞脱粒和组织胺释放、调节巨噬细胞转录、促进伤口愈合、诱导血管发生、诱导变异细胞系细胞凋亡和淋巴细胞活化等。 金环蛇（Bungarus fasciatus）属于眼镜蛇科（Elapinae）环蛇属（Bungarus），是一种具有前沟牙的毒蛇，广泛分布于我国广东、广西、福建、江西、海南及云南南部。 在本论文中，我们对金环蛇体内cathelicidins家族抗菌肽cathelicidin-BF进行了一系列研究。 通过凝胶过滤、阳离子交换和反相高压液相三步从金环蛇蛇毒冻干粉中分离纯化得到金环蛇cathelicidins家族抗菌肽，命名为cathelicidin-BF。Edman降解法测定其氨基酸序列为KFFRKLKKSVKKRAKEFFKKPRVIGVSIPF，由30个氨基酸残基组成，ESI-MS测得其分子量为3637.5 Da。 构建了金环蛇毒腺cDNA文库，从中克隆得到了编码cathelicidin-BF前体的cDNA序列。该cDNA序列长度为750 bp，由此推断出的cathelicidin-BF前体由191个氨基酸残基组成，包括信号肽区、保守的cathelin区和成熟肽区三部分。用RT-PCR的方法对cathelicidin-BF的组织表达情况进行了研究，结果表明cathelicidin-BF在金环蛇胃、气管、皮肤、肌肉、心脏、肾脏、肺、脑、小肠、脾脏、肝脏、卵巢、毒腺中均有表达，但各组织表达量存在差异。进化分析表明，金环蛇cathelicidin-BF与鸭嘴兽CATH-3在系统进化树中独立成簇，表明金环蛇与鸭嘴兽有着一定的亲缘关系，这为鸭嘴兽在动物进化中分类地位的确定提供了参考资料。 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对cathelicidin-BF可能具有的各种生物学活性进行了研究。Cathelicidin-BF具有广谱的抗微生物活性，对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌均有活性，Cathelicidins是动物体内一个具有多功能的抗菌肽家族，目前仅在哺乳类、鸟类、爬行类和鱼类中有发现。Cathelicidins具有广谱的抗微生物活性，不但对普通革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌以及病毒具有非常强的活性，而且对许多临床耐药微生物同样具有作用。除此之外，cathelicidins具有许多其他生物学活性，如对多种免疫细胞具有趋化作用、诱导肥大细胞脱粒和组织胺释放、调节巨噬细胞转录、促进伤口愈合、诱导血管发生、诱导变异细胞系细胞凋亡和淋巴细胞活化等。 金环蛇（Bungarus fasciatus）属于眼镜蛇科（Elapinae）环蛇属（Bungarus），是一种具有前沟牙的毒蛇，广泛分布于我国广东、广西、福建、江西、海南及云南南部。 在本论文中，我们对金环蛇体内cathelicidins家族抗菌肽cathelicidin-BF进行了一系列研究。 通过凝胶过滤、阳离子交换和反相高压液相三步从金环蛇蛇毒冻干粉中分离纯化得到金环蛇cathelicidins家族抗菌肽，命名为cathelicidin-BF。Edman降解法测定其氨基酸序列为KFFRKLKKSVKKRAKEFFKKPRVIGVSIPF，由30个氨基酸残基组成，ESI-MS测得其分子量为3637.5 Da。 构建了金环蛇毒腺cDNA文库，从中克隆得到了编码cathelicidin-BF前体的cDNA序列。该cDNA序列长度为750 bp，由此推断出的cathelicidin-BF前体由191个氨基酸残基组成，包括信号肽区、保守的cathelin区和成熟肽区三部分。用RT-PCR的方法对cathelicidin-BF的组织表达情况进行了研究，结果表明cathelicidin-BF在金环蛇胃、气管、皮肤、肌肉、心脏、肾脏、肺、脑、小肠、脾脏、肝脏、卵巢、毒腺中均有表达，但各组织表达量存在差异。进化分析表明，金环蛇cathelicidin-BF与鸭嘴兽CATH-3在系统进化树中独立成簇，表明金环蛇与鸭嘴兽有着一定的亲缘关系，这为鸭嘴兽在动物进化中分类地位的确定提供了参考资料。 对cathelicidin-BF可能具有的各种生物学活性进行了研究。Cathelicidin-BF具有广谱的抗微生物活性，对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌均有活性，Cathelicidins是动物体内一个具有多功能的抗菌肽家族，目前仅在哺乳类、鸟类、爬行类和鱼类中有发现。Cathelicidins具有广谱的抗微生物活性，不但对普通革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌以及病毒具有非常强的活性，而且对许多临床耐药微生物同样具有作用。除此之外，cathelicidins具有许多其他生物学活性，如对多种免疫细胞具有趋化作用、诱导肥大细胞脱粒和组织胺释放、调节巨噬细胞转录、促进伤口愈合、诱导血管发生、诱导变异细胞系细胞凋亡和淋巴细胞活化等。 金环蛇（Bungarus fasciatus）属于眼镜蛇科（Elapinae）环蛇属（Bungarus），是一种具有前沟牙的毒蛇，广泛分布于我国广东、广西、福建、江西、海南及云南南部。 在本论文中，我们对金环蛇体内cathelicidins家族抗菌肽cathelicidin-BF进行了一系列研究。 通过凝胶过滤、阳离子交换和反相高压液相三步从金环蛇蛇毒冻干粉中分离纯化得到金环蛇cathelicidins家族抗菌肽，命名为cathelicidin-BF。Edman降解法测定其氨基酸序列为KFFRKLKKSVKKRAKEFFKKPRVIGVSIPF，由30个氨基酸残基组成，ESI-MS测得其分子量为3637.5 Da。 构建了金环蛇毒腺cDNA文库，从中克隆得到了编码cathelicidin-BF前体的cDNA序列。该cDNA序列长度为750 bp，由此推断出的cathelicidin-BF前体由191个氨基酸残基组成，包括信号肽区、保守的cathelin区和成熟肽区三部分。用RT-PCR的方法对cathelicidin-BF的组织表达情况进行了研究，结果表明cathelicidin-BF在金环蛇胃、气管、皮肤、肌肉、心脏、肾脏、肺、脑、小肠、脾脏、肝脏、卵巢、毒腺中均有表达，但各组织表达量存在差异。进化分析表明，金环蛇cathelicidin-BF与鸭嘴兽CATH-3在系统进化树中独立成簇，表明金环蛇与鸭嘴兽有着一定的亲缘关系，这为鸭嘴兽在动物进化中分类地位的确定提供了参考资料。 对cathelicidin-BF可能具有的各种生物学活性进行了研究。Cathelicidin-BF具有广谱的抗微生物活性，对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌均有活性，Cathelicidins是动物体内一个具有多功能的抗菌肽家族，目前仅在哺乳类、鸟类、爬行类和鱼类中有发现。Cathelicidins具有广谱的抗微生物活性，不但对普通革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌以及病毒具有非常强的活性，而且对许多临床耐药微生物同样具有作用。除此之外，cathelicidins具有许多其他生物学活性，如对多种免疫细胞具有趋化作用、诱导肥大细胞脱粒和组织胺释放、调节巨噬细胞转录、促进伤口愈合、诱导血管发生、诱导变异细胞系细胞凋亡和淋巴细胞活化等。 金环蛇（Bungarus fasciatus）属于眼镜蛇科（Elapinae）环蛇属（Bungarus），是一种具有前沟牙的毒蛇，广泛分布于我国广东、广西、福建、江西、海南及云南南部。 在本论文中，我们对金环蛇体内cathelicidins家族抗菌肽cathelicidin-BF进行了一系列研究。 通过凝胶过滤、阳离子交换和反相高压液相三步从金环蛇蛇毒冻干粉中分离纯化得到金环蛇cathelicidins家族抗菌肽，命名为cathelicidin-BF。Edman降解法测定其氨基酸序列为KFFRKLKKSVKKRAKEFFKKPRVIGVSIPF，由30个氨基酸残基组成，ESI-MS测得其分子量为3637.5 Da。 构建了金环蛇毒腺cDNA文库，从中克隆得到了编码cathelicidin-BF前体的cDNA序列。该cDNA序列长度为750 bp，由此推断出的cathelicidin-BF前体由191个氨基酸残基组成，包括信号肽区、保守的cathelin区和成熟肽区三部分。用RT-PCR的方法对cathelicidin-BF的组织表达情况进行了研究，结果表明cathelicidin-BF在金环蛇胃、气管、皮肤、肌肉、心脏、肾脏、肺、脑、小肠、脾脏、肝脏、卵巢、毒腺中均有表达，但各组织表达量存在差异。进化分析表明，金环蛇cathelicidin-BF与鸭嘴兽CATH-3在系统进化树中独立成簇，表明金环蛇与鸭嘴兽有着一定的亲缘关系，这为鸭嘴兽在动物进化中分类地位的确定提供了参考资料。 对cathelicidin-BF可能具有的各种生物学活性进行了研究。Cathelicidin-BF具有广谱的抗微生物活性，对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌和真菌均有活性，其中包括大量临床分离耐药菌株。Cathelicidin-BF对革兰氏阴性细菌的活性要强于革兰氏阳性细菌，此外对白色念珠菌、毕赤酵母和一些腐生性真菌也具有活性。Cathelicidin-BF的抗氧化活性、溶血活性、凝集素活性、丝氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶抑制剂活性、细胞毒性、抗肿瘤活性均不明显。Cathelicidin-BF具有很强的肥大细胞脱颗粒活性。以上结果表明cathelicidin-BF在金环蛇抵御外界病原微生物侵袭的先天免疫反应中可能发挥了重要作用。 利用多种实验方法对cathelicidin-BF的结构和抗菌机理进行了研究。CD和NMR的实验结果表明，在亲水环境中，cathelicidin-BF为无规卷曲的构象；在疏水或模拟细菌细胞质膜的环境中，cathelicidin-BF的N-末端区域具有典型的两亲性α-螺旋构象。杀菌动力学实验结果表明，cathelicidin-BF杀菌作用极其迅速，在浓度大于1×MIC时，在1 min内即可杀死所有细菌，且其杀菌作用是致死性的。扫描电镜结果表明，经过cathelicidin-BF处理的细菌细胞形状发生明显改变，细胞膨胀变形，表面出现大量囊泡状结构。大量细菌细胞破裂溶解，内容物外泄。综合以上结果我们推测：cathelicidin-BF在亲水的环境中为无规卷曲的结构，当通过静电相互作用吸附到细菌细胞质膜上后，由于环境疏水性的增加其N-端转变为两亲性的α-螺旋构象。Cathelicidin-BF的疏水侧插入到细菌细胞质膜内部，亲水侧暴露于细菌细胞质膜表面。随着结合到细菌细胞质膜上的cathelicidin-BF分子不断增加，细菌细胞质膜内陷，最终在细菌细胞质膜上形成孔洞。细菌细胞内容物大量外流，最终导致细菌细胞的死亡。 通过体外和体内多个实验对cathelicidin-BF进行了初步的药理学和药效学研究。Cathelicidin-BF在血清中稳定性较差，容易被血清中各种蛋白酶降解。一定浓度的盐离子能够增强cathelicidin-BF的抗菌活性。动物模型实验表明，cathelicidin-BF对多种细菌引起的小鼠皮肤感染具有很好的治疗效果。Cathelicidin-BF本身所具有的特点及动物模型实验中表现出的极佳的治疗效果使其成为外用抗菌药物开发的优良模板。

土壤低浓度PAHs胁迫下赤子爱胜蚓差异表达基因初步筛选

为探索土壤低浓度多环芳烃污染的生态毒性及其对土壤生物的致毒机理，本论文初步研究了菲、芘、荧蒽和苯并[a]芘等四种多环芳烃人工土壤污染在0.1mg.kg-1~10.0mg.kg-1浓度水平对赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）产卵量、体重变化、排卵激素annetocin基因和翻译控制肿瘤蛋白（translationally controlled tumor protein, TCTP）转录水平的影响，发现在相同的低浓度水平下，只有苯并[a]芘对蚯蚓annetocin前体基因和TCTP基因的表达有显著影响，故其对生物体的生殖风险和致癌风险可能最大。另一方面，低浓度苯并[a]芘对蚯蚓体重和产茧量并无显著影响，这表明基因表达水平作为污染生态监测指标比宏观观测指标更灵敏。 为进一步研究土壤PAHs污染的生态毒性效应，在上述研究基础上，我们采用SSH-PCR的方法构建了人工土壤1.0mg.kg-1苯并[a]芘胁迫下的蚯蚓与对照组蚯蚓之间的消减cDNA文库，随机挑取上调文库301个克隆及下调文库283个克隆进行测序，与NCBI蛋白数据库比对结果表明，其中有391个克隆与已知的75种蛋白质基因显著匹配（期望值< 10-5），其余克隆匹配不显著（期望值> 10-5）或找不到匹配蛋白。显著匹配的基因序列包括：一相解毒酶细胞色素P450，二相解毒酶谷胱甘肽硫转移酶，蛋白质合成所需的核糖体蛋白亚基，参与新合成肽链折叠的热休克蛋白，线粒体基因组编码的呼吸链复合酶体亚基，过氧化物还原蛋白，铁蛋白，钙结合蛋白，半胱氨酸蛋白酶等。表明低浓度苯并[a]芘胁迫引起蚯蚓的生理变化是非常复杂的，涉及污染物降解与解毒、抗氧化保护、能量代谢、蛋白质合成、金属离子调节与蛋白质降解等过程。 Real-time PCR检测验证消减文库中部分差异基因对不同剂量BaP胁迫响应结果表明，各检验基因序列受1.0 mg∙kg-1 BaP 胁迫影响均与消减结果一致，且影响程度均高于0.1 mg∙kg-1浓度水平的BaP；其中，在0.1 mg∙kg-1 BaP胁迫下，过氧化物还原酶PRDX和类似Cyp2R1的P450基因表达未见明显变化。其余的HSP70、HSP90、rpL10、COXⅡ、SCBP、Ferritin等基因在0.1 mg∙kg-1 BaP胁迫组蚯蚓中均有检测到预期表达变化，说明虽然从消减文库中获得的基因在一定的污染物浓度范围内均表现浓度效应，但各个基因对污染物的响应浓度不尽相同。 Real-time PCR检测消减文库中部分差异基因对不同PAHs胁迫响应结果表明，1.0 mg∙kg-1 浓度水平的荧蒽、菲、芘和苯并[a]芘对差异表达基因的影响不尽相同，主要有以下三种情况：(1)广谱响应型：蚯蚓线粒体编码的亚基COXⅡ、可溶性钙结合蛋白、铁蛋白等基因对荧蒽、菲、芘及苯并[a]芘的胁迫均有相似的响应；(2)随芳烃环数而变化型：热休克蛋白HSP70和过氧化物还原酶PRDX表现出响应程度随胁迫多环芳烃的环数增加而提高的现象；(3)仅在苯并[a]芘中有响应型：核糖体蛋白亚基L10和细胞色素P450（类似Cyp2R1）基因，在1.0 mg∙kg-1浓度条件下，它们仅受BaP诱导表达，而芘、菲和荧蒽却没有显示诱导作用。 上述结果表明，在土壤中的低浓度的多环芳烃污染胁迫对蚯蚓的影响是多方面的，这些影响至少涉及能量代谢、污染物降解与解毒、蛋白质合成与修复、信号转导、细胞凋亡、排卵生殖、个体发育等多方面的生理功能。目前蚯蚓基因组还未有完整测序，本文论述的多个差异表达基因是首次在蚯蚓中发现的，这些新发现的基因序列在为低浓度PAHs的生态毒性机理研究提供依据的同时，也为以蚯蚓为模式生物的土壤污染生物监测提供了备选的生物分子标记。另一方面，由于蚯蚓基因组未完整测序，本研究构建的消减文库中仍不少未知功能基因，其功能与调控有待进一步研究。