蛇类在进化过程中形成了独特的自我保护机制以应对自身毒液可能带来的危害。其中血液中存在的磷脂酶A₂抑制蛋白是关键的防御因子之一。日本蛇类研究所的Ryoichi Shirai、Kana Shibata、Shinobu Fujii、Rikiro Fukunaga与Seiji Inoue研究团队在Toxins期刊上发表了一项研究通过细胞色素c亲和层析技术从多种蛇类血清中一步纯化出富含亮氨酸的α₂-糖蛋白并系统评估了其作为β型磷脂酶A₂抑制剂的潜在功能。该研究不仅建立了一种高效的纯化方法还揭示了不同蛇种LRG在结构与功能上的多样性为理解蛇类抗毒机制的演化提供了重要线索。研究过程与结果蛇类血液中存在三类磷脂酶A₂抑制蛋白PLIα、PLIβ和PLIγ。其中PLIβ因其结构与人类富含亮氨酸的α₂-糖蛋白高度同源被认为是蛇类LRG的直系同源物。LRG在哺乳动物中功能尚不明确但在蛇类中可能参与对自身毒液中碱性PLA₂的中和作用。以往纯化PLIβ多采用多步层析法过程繁琐且回收率低。本研究利用LRG与细胞色素c的高亲和性建立了一步亲和纯化法成功从多种蛇血清中高效提取LRG包括Laticauda semifasciata、Protobothrops flavoviridis、Gloydius brevicauda、Elaphe climacophora和Naja kaouthia。纯化LRG的层析图谱纯化后的LRG在SDS-PAGE中显示为约50 kDa的单体在非还原条件下则呈现约100 kDa的二聚体表明其通过二硫键连接形成二聚体结构。这与哺乳动物LRG的单体形式不同提示蛇类LRG在结构上具有特殊性。通过N端测序和cDNA克隆研究人员进一步确认了LRG的氨基酸序列并发现不同蛇种之间存在显著差异。在功能验证方面研究人员测试了纯化LRG对多种PLA₂的抑制活性。结果显示G. brevicauda和E. quadrivirgata的LRG对碱性PLA₂具有强抑制作用而L. semifasciata和N. kaouthia的LRG对自身PLA₂无抑制作用仅对G. brevicauda碱性PLA₂有微弱抑制。P. flavoviridis的LRG则完全不抑制任何测试的PLA₂。这些结果表明尽管LRG在结构上具有抑制PLA₂的潜力但其是否真正发挥PLIβ功能具有显著的种间差异。蛇类LRG对PLA₂酶活的抑制作用为进一步探究LRG的配体特异性研究还利用表面等离子共振技术分析了P. flavoviridisLRG与不同来源细胞色素c及PLA₂的结合能力。结果显示LRG对蛇源和马源Cyt c具有极高的亲和力而对酵母Cyt c结合较弱对PLA₂则完全不结合。这说明LRG的天然配体是细胞色素c而非PLA其抑制PLA₂的能力可能是进化过程中的一种“副产物”或“功能扩展”。通过序列比对和系统发育分析研究人员发现LRG的C端区域尤其是LRR7、LRR8和C端结构域可能在PLA₂抑制功能中起关键作用。某些蛇种 (如G. brevicauda和E. quadrivirgata) 在进化过程中可能通过氨基酸替换增强了LRG与碱性PLA₂的结合能力从而将其“改造”为有效的PLIβ。研究总结本研究系统纯化并评估了多种蛇类LRG的PLA₂抑制活性揭示了其作为PLIβ的功能具有显著的种间差异。该研究不仅建立了一种高效的LRG纯化方法还从结构与功能层面深化了对蛇类自身抗毒机制的理解。未来研究可进一步探索LRG与PLA₂相互作用的分子机制尤其是C端结构域在识别与抑制过程中的具体作用。此外LRG在蛇类免疫系统中的作用及其在人类疾病模型中的潜在应用也值得深入探讨。该研究为开发新型PLA₂抑制剂提供了理论基础并在比较免疫学与毒理学交叉领域具有重要的科学价值。Toxins期刊介绍主编Jay Fox, University of Virginia, Charlottesville, USA期刊主要涵盖了由生物体产生的各类毒素领域的相关研究。2024 Impact Factor4.02024 CiteScore8.2Time to First Decision18.4 DaysAcceptance to Publication2.8 Days本文转自MDPI生物与生命科学仅供学习交流
