蛇類在進化過程中形成了獨特的自我保護機制以應對自身毒液可能帶來的危害。其中血液中存在的磷脂酶A?抑制蛋白是關鍵的防御因子之一。日本蛇類研究所的Ryoichi Shirai、Kana Shibata、Shinobu Fujii、Rikiro Fukunaga與Seiji Inoue研究團隊在Toxins期刊上發(fā)表了一項研究通過細胞色素c親和層析技術(shù)從多種蛇類血清中一步純化出富含亮氨酸的α?-糖蛋白并系統(tǒng)評估了其作為β型磷脂酶A?抑制劑的潛在功能。該研究不僅建立了一種高效的純化方法還揭示了不同蛇種LRG在結(jié)構(gòu)與功能上的多樣性為理解蛇類抗毒機制的演化提供了重要線索。研究過程與結(jié)果蛇類血液中存在三類磷脂酶A?抑制蛋白PLIα、PLIβ和PLIγ。其中PLIβ因其結(jié)構(gòu)與人類富含亮氨酸的α?-糖蛋白高度同源被認為是蛇類LRG的直系同源物。LRG在哺乳動物中功能尚不明確但在蛇類中可能參與對自身毒液中堿性PLA?的中和作用。以往純化PLIβ多采用多步層析法過程繁瑣且回收率低。本研究利用LRG與細胞色素c的高親和性建立了一步親和純化法成功從多種蛇血清中高效提取LRG包括Laticauda semifasciata、Protobothrops flavoviridis、Gloydius brevicauda、Elaphe climacophora和Naja kaouthia。純化LRG的層析圖譜純化后的LRG在SDS-PAGE中顯示為約50 kDa的單體在非還原條件下則呈現(xiàn)約100 kDa的二聚體表明其通過二硫鍵連接形成二聚體結(jié)構(gòu)。這與哺乳動物LRG的單體形式不同提示蛇類LRG在結(jié)構(gòu)上具有特殊性。通過N端測序和cDNA克隆研究人員進一步確認了LRG的氨基酸序列并發(fā)現(xiàn)不同蛇種之間存在顯著差異。在功能驗證方面研究人員測試了純化LRG對多種PLA?的抑制活性。結(jié)果顯示G. brevicauda和E. quadrivirgata的LRG對堿性PLA?具有強抑制作用而L. semifasciata和N. kaouthia的LRG對自身PLA?無抑制作用僅對G. brevicauda堿性PLA?有微弱抑制。P. flavoviridis的LRG則完全不抑制任何測試的PLA?。這些結(jié)果表明盡管LRG在結(jié)構(gòu)上具有抑制PLA?的潛力但其是否真正發(fā)揮PLIβ功能具有顯著的種間差異。蛇類LRG對PLA?酶活的抑制作用為進一步探究LRG的配體特異性研究還利用表面等離子共振技術(shù)分析了P. flavoviridisLRG與不同來源細胞色素c及PLA?的結(jié)合能力。結(jié)果顯示LRG對蛇源和馬源Cyt c具有極高的親和力而對酵母Cyt c結(jié)合較弱對PLA?則完全不結(jié)合。這說明LRG的天然配體是細胞色素c而非PLA其抑制PLA?的能力可能是進化過程中的一種“副產(chǎn)物”或“功能擴展”。通過序列比對和系統(tǒng)發(fā)育分析研究人員發(fā)現(xiàn)LRG的C端區(qū)域尤其是LRR7、LRR8和C端結(jié)構(gòu)域可能在PLA?抑制功能中起關鍵作用。某些蛇種 (如G. brevicauda和E. quadrivirgata) 在進化過程中可能通過氨基酸替換增強了LRG與堿性PLA?的結(jié)合能力從而將其“改造”為有效的PLIβ。研究總結(jié)本研究系統(tǒng)純化并評估了多種蛇類LRG的PLA?抑制活性揭示了其作為PLIβ的功能具有顯著的種間差異。該研究不僅建立了一種高效的LRG純化方法還從結(jié)構(gòu)與功能層面深化了對蛇類自身抗毒機制的理解。未來研究可進一步探索LRG與PLA?相互作用的分子機制尤其是C端結(jié)構(gòu)域在識別與抑制過程中的具體作用。此外LRG在蛇類免疫系統(tǒng)中的作用及其在人類疾病模型中的潛在應用也值得深入探討。該研究為開發(fā)新型PLA?抑制劑提供了理論基礎并在比較免疫學與毒理學交叉領域具有重要的科學價值。Toxins期刊介紹主編Jay Fox, University of Virginia, Charlottesville, USA期刊主要涵蓋了由生物體產(chǎn)生的各類毒素領域的相關研究。2024 Impact Factor4.02024 CiteScore8.2Time to First Decision18.4 DaysAcceptance to Publication2.8 Days本文轉(zhuǎn)自MDPI生物與生命科學僅供學習交流