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基本信息

项目名称:
基于毒素组学的新药发现平台的建立
小类:
生命科学
简介:
天然毒素具有成分复杂、活性多样强效的特点。天然毒素的研究是一把“双刃剑”,既可以有效防治毒素中毒,又是现代抗肿瘤、抗血栓、抗炎、镇痛新药的重要来源。建立一种高通量的分离方法,从复杂多样的毒素中寻找新药组分,是本项的主要目的。本平台首次综合运用双向电泳和二维液相色谱,弥补了传统方法在分离上的缺陷,实现了毒素蛋白质谱与活性谱有机统一。该平台的建立,提高了新活性组分的发现效率,利于新药的筛选与开发。
详细介绍:
本平台以五步蛇为研究对象。建立了综合色谱分离-双向电泳(2DE)分离方法,从五步蛇蛇毒中分离组分198个(蛋白质亚基),与单纯用2DE(128个蛋白质点,亚基)和二维液相色谱(2D-LC)(79个天然蛋白质)分离结果相比,分辨率大大提高,许多极酸和极碱性成分、低丰度蛋白质被大量检出。该研究思路是国内外首创。此外,本项目还对五步蛇蛇毒组分进行了抗肿瘤生长、抗血小板聚集、类凝血酶、精氨酸酯酶等活性的测定,并发现了兼有抗血栓和抗癌活性的新组分。经过测序和数据库匹配,该蛋白质属于C type lectin家族成员。该家族成员是现在国际上研究热点,初步实验判定该蛋白质具有较好的开发价值。

作品专业信息

撰写目的和基本思路

蛋白质组学技术是21世纪的重要新技术之一,而大部分动物毒素,如蛇毒、蜘蛛毒、蜂毒、蝎毒等,是蛋白质混合物。因此,将蛋白质组学技术应用于毒素研究,是“毒素组学”的根由所在。蛇毒来源的上市药物已有多种,本作品构建了多级蛋白质组学分离方法,对我国五步蛇进行分离和活性筛选,得到了一些令人鼓舞的结果。

科学性、先进性及独特之处

蛋白质组学重要应用领域之一就是蛋白质新药发现,从蛇毒等动物毒素中发现新药,已有一些成功的实例。本作品的先进性在于同时采用了两种蛋白质组学手段,构建了多级“毒素组学”的分离,两种方法相互补充,分离效率大大增加。作品重点瞄准了蛇毒抗血栓和抗肿瘤活性进行了研究,并发现了新活性蛋白。

应用价值和现实意义

本作品构建的分离平台, 可以实现真正意义的高通量分离,适合于天然毒素类复杂生物样品的分离和新活性组分筛选,大大加快了新蛋白质药物发现的范围和效率。作品中重点筛选的抗血栓和抗肿瘤组分,符合了我国对这两类药物的需求,关乎国济民生。

学术论文摘要

天然动物毒素成分复杂、活性多样。快速、全面认知毒素成分和活性,不但有利于中毒的防治,也有利于毒素药物的筛选。本论文建立了一种综合的蛋白质组学分离平台,对我国五步蛇蛇毒进行了系统分离和活性测定。 论文主要分为两个部分。第一部分是毒素组分离平台的建立。首先采用双向电泳(2DE)和二维液相色谱(2DLC)对五步蛇蛇毒进行分离,分别得到128个蛋白质点(亚基)和79个天然蛋白质。然后我们综合色谱分离与2DE的优点,采用LC-窄范围2DE分离蛇毒,总共分离得到198个蛋白质点,多个低丰度组分和酸性蛋白被检出。最后,我们对蛇毒各组分进行了类凝血酶、PLA2、抗血小板聚集、抗癌等活性测定,得到了五步蛇毒活性谱。 基于前面的结果,我们重点选择了抗血栓成分进行研究。通过UnoS阳离子色谱和Superdex75两步纯化,从U1中分离得到一个26.59kD的二聚体蛋白质,命名为agacutegrin。通过N端测序和数据库blast,表明该蛋白质为C型凝集素类似蛋白家族成员。比浊法实验表明该组分对ADP和胶原诱导的血小板聚集有较强抑制作用,并且能够抑制肿瘤细胞与基底膜成分的黏附而产生抗肿瘤作用。

获奖情况

鉴定结果

参考文献

1 曹梦林,谢锦云,李晓兰,等。虎纹捕鸟蛛粗毒双向电泳分析及部分蛋白质点的N端序列测定。中国生物化学与分子生物学报,2000,16(6):755-758 2 Birrel G W,Earl S T H, Wallis T P, et al. The diversity of bioactive proteins in Australian snake venoms. Molecular & Cellular Proteomics 2007, 6:973-986 3 Sanz L, Escolano J, Ferretti M, et al. Snake venomics of the South and Central American Bushmasters. Comparison of the toxin composition of Lachesis muta gathered from proteomic versus transcriptomic analysis Journal of proteomics, 2008,71:46-60 4 Hodgson W C. Venoms and their toxins: An Australian perspective. Toxicon 2006 48:931-940 5 Peiren N, Vanrobaeys F. The protein composition of honeybee venom reconsidered by a proteomic approach. Biochimica et Biophysica Acta. 2005, 1752: 1-5

同类课题研究水平概述

从“组学”水平研究天然动物毒素,国内外已有一些报道。例如用2DE、LC-MS等方法对虎纹捕鸟蛛、蜜蜂、眼镜蛇、江浙蝮等毒素进行了分离,得到了一些新活性蛋白质。其中,湖南师大梁宋平实验室分离的一个蜘蛛毒蛋白已经进入临床前研究。已有的毒素组分离的报道,并没有注意到2DE的技术缺陷,因此很难实现真正意义的“全蛋白质组”分离与筛选。 基于毒素组筛选蛋白质药物先导物,在国外已经得到了制药企业和科研机构的重视。早在2004年,澳大利亚QRxPharma公司和昆士兰州大学共同获得320万美元的资助,用于从澳大利亚蛇毒中发现新药物。我国也非常重视毒素组研究和药物发现,近几年我国先后批准了2个国家基金重点项目进行研究,它们分别是“分子水平的生物多样性:我国代表性毒蜘蛛的毒素组学研究(30430170)(115万元)”与“中国蝎的种群分布和毒素组学研究(30530140)(170万元)”。可见,从天然毒素组中开发药物,或者说,基于毒素组学的药物发现,已经是国内外的研究热点。
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