竹叶青蛇毒金属蛋白酶结构与功能的研究

出血性的蝰科蛇毒中含有丰富的蛇毒金属蛋白酶，本论文就竹叶青（Trimeresurus stejnegeri）蛇毒中的蛇毒金属蛋白酶的结构与功能进行研究。我们用生物化学手段从竹叶青（T.stejnegeri）的粗毒中分离纯化得到一个二聚体的P-IIIb亚型蛇毒金属蛋白酶，命名为TSV-DM。同时，用分子生物学方法从竹叶青（T.stejnegeri）的毒腺cDNA文库中克隆得到3个P-III型的蛇毒金属蛋白酶的cDNAs序列， 其中一个编码TSV-DM蛋白前体，另两个编码P-IIIc亚型的出血性蛇毒金属蛋白酶前体，分别命名为stejnihagin-A 和 stejnihagin-B。 经过阴离子层析和肝素亲和层析两步层析方法，我们从竹叶青（T. stejnegeri）蛇毒中分离纯化得到TSV-DM蛋白质，非还原条件下SDS-PAGE电泳表观分子量约110 kDa，还原条件下约为55 kDa。活性检测表明，TSV-DM降解牛纤维蛋白原Aα链快于Bβ链，且呈剂量依赖关系。但不降解明胶，不诱导出血，不具有促凝或者抗凝活性，以及不诱导或者抑制血小板聚集。蛋白质N-末端测序表明TSV-DM的成熟蛋白N-末端封闭。利用肽指纹图谱确证了TSV-DM的编码cDNA。TSV-DM的cDNA序列编码622个氨基酸残基的蛋白前体，包括信号肽、前肽、金属蛋白酶区域、间隔区、去整合素样区域和富含半胱氨酸区域。TSV-DM与其他P-III型蛇毒金属蛋白酶的一级结构序列比对发现TSV-DM和诱导血管内皮细胞凋亡的P-IIIb亚型蛇毒金属蛋白酶具有高度的同源性。但是用人脐带静脉血管内皮细胞系ECV304细胞作为靶细胞检测TSV-DM的诱导血管内皮细胞凋亡活性发现，TSV-DM只能抑制ECV304细胞的增殖和诱导细胞形态从多角形的内皮细胞向成纤维细胞样的梭形状改变。电泳检测抽提的片断化DNA以及流式细胞仪检测TSV-DM处理的ECV304细胞的DNA含量变化均表明TSV-DM不能诱导ECV304细胞的凋亡。 Stejnihagin-A 和stejnihagin-B是用PCR方法从竹叶青（T.stejnegeri）毒腺cDNA文库中克隆得到的两个P-III型蛇毒金属蛋白酶前体的cDNAs。这两个cDNA序列均编码600个氨基酸残基的蛋白前体，包括信号肽、前肽、金属蛋白酶区域、间隔区、去整合素样区域和富含半胱氨酸区域。推导成熟肽的氨基酸序列分析结果表明，stejnihagin-A 和stejnihagin-B不仅在一级结构序列上和来源于黄绿烙铁头（Trimeresurus flavoviridis）的HR1b具有高度同源性，高达79%， 而且在他们的金属蛋白酶区域的第100个氨基酸残基位置上均有一保守的半胱氨酸残基。结合序列比对和进化树的分析，我们推测stejnihagin-A、stejnihagin-B和HR1b有可能组成一个新的P-III型蛇毒金属蛋白酶亚型，命名为P-IIIc亚型。