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鬼筆環(huán)肽的作用與合成
  • 發(fā)布日期:2021-11-30      瀏覽次數(shù):2254
    • 鬼筆環(huán)肽(phalloidin),是從一種劇毒蘑菇(Amanita phalloides(Vaill ex Fr.)Secr.) (傘菌目,毒傘屬的毒傘)中分離出來的一種多肽物質(zhì),屬于毒傘肽類毒素,是一種強(qiáng)烈毒素。無(wú)色,細(xì)針狀結(jié)晶。鬼筆環(huán)肽中毒的主要癥狀是由于肝細(xì)胞的破壞引起的急性饑餓。它通過結(jié)合和穩(wěn)定絲狀肌動(dòng)蛋白(F-actin)發(fā)揮功能,并有效防止肌動(dòng)蛋白纖維解聚。由于其與F-肌動(dòng)蛋白的緊密和選擇性結(jié)合,含鬼筆環(huán)肽的熒光標(biāo)記已廣泛用于顯微術(shù)中,以在生物醫(yī)學(xué)研究中可視化F-肌動(dòng)蛋白。

      合成

      生物合成
      鬼筆環(huán)肽是一種雙環(huán)七肽,含有不尋常的半胱氨酸-色氨酸鍵。 編碼鬼筆環(huán)肽合成的基因是死亡帽蘑菇中MSDIN家族的一部分,編碼34個(gè)氨基酸的前肽。 脯氨酸殘基位于七個(gè)殘基區(qū)域的兩側(cè),稍后將變成鬼筆環(huán)肽。 翻譯后,必須對(duì)肽進(jìn)行蛋白水解切除,環(huán)化,羥基化,使Trp-Cys交聯(lián)形成色氨酸,并差向異構(gòu)化以形成D-Thr。 這些步驟的順序和確切的生化機(jī)理尚未*了解。 目前的看法是,必要的生物合成基因聚集在MSDIN基因附近。

      34-mer的第一個(gè)翻譯后修飾是通過脯氨酰寡肽酶(POP)進(jìn)行蛋白水解切割,以去除10個(gè)氨基酸的“前導(dǎo)"肽。 然后,POP通過氨基酸1(Ala)和氨基酸7(Pro)之間的轉(zhuǎn)肽作用使七肽Ala-Trp-Leu-Ala-Thr-Cys-Pro環(huán)化。 據(jù)信,接下來將通過Trp-Cys交聯(lián)形成色氨酸。
      化學(xué)合成
      由于鬼筆環(huán)肽因其結(jié)合和穩(wěn)定肌動(dòng)蛋白聚合物的能力而被開發(fā)利用,但細(xì)胞無(wú)法輕易吸收,因此科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鬼筆環(huán)肽衍生物在研究中更有用。 本質(zhì)上,它遵循典型的使用羥脯氨酸的小肽合成。 合成的主要困難是色氨酸的形成(半胱氨酸-色氨酸交聯(lián))。

      作用機(jī)理

      鬼筆環(huán)肽結(jié)合F-肌動(dòng)蛋白,防止其解聚并中毒細(xì)胞。 鬼筆環(huán)肽特異性結(jié)合在F-肌動(dòng)蛋白亞基之間的界面,將相鄰的亞基鎖定在一起。 鬼筆環(huán)肽(一種雙環(huán)七肽)與肌動(dòng)蛋白絲的結(jié)合比與肌動(dòng)蛋白單體的結(jié)合更緊密,從而導(dǎo)致肌動(dòng)蛋白亞基從絲端解離的速率常數(shù)減小,這通過防止絲解聚而基本穩(wěn)定了肌動(dòng)蛋白絲。此外,發(fā)現(xiàn)鬼筆環(huán)肽抑制F-肌動(dòng)蛋白的ATP水解活性。因此,鬼筆環(huán)肽以不同于G-肌動(dòng)蛋白的構(gòu)型捕獲肌動(dòng)蛋白單體,并通過大大降低單體解離的速率常數(shù)來穩(wěn)定F-肌動(dòng)蛋白的結(jié)構(gòu),這是與ADP捕獲有關(guān)的事件。 總體而言,發(fā)現(xiàn)鬼筆環(huán)肽與肌動(dòng)蛋白發(fā)生化學(xué)計(jì)量反應(yīng),強(qiáng)烈促進(jìn)肌動(dòng)蛋白聚合并穩(wěn)定肌動(dòng)蛋白聚合物。
      鬼筆環(huán)肽在細(xì)胞中不同濃度下的功能不同。 當(dāng)鬼筆環(huán)肽以低濃度引入細(xì)胞質(zhì)時(shí),它將聚合度較低的細(xì)胞質(zhì)肌動(dòng)蛋白和纖維蛋白吸收到穩(wěn)定的聚集的肌動(dòng)蛋白聚合物“島"中,但不會(huì)干擾應(yīng)力纖維,即厚的微絲束。Wehland等 還注意到在更高的濃度下,鬼筆環(huán)肽會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞收縮。


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