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当心,别中了蝎子的“分子组合拳”

2017-12-05 昆明动物研究所
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    蛇蝎心肠、蛇头蝎尾……自古以来,人们对蝎子都敬而远之。这看起来小巧玲珑的蝎子是如何做到四两拨千斤的?近日,中国科学院昆明动物研究所赖仞教授、博士杨仕隆,与加州大学戴维斯分校教授郑劼领导的研究团队开展合作研究,揭示了蝎子蜇伤产生剧烈疼痛这一现象背后的分子机制,而藏在蝎子尾部毒针中的化学武器正是其制衡四方的秘密。 

  秘密之一:多肽毒素BmP01   

  研究人员从蝎毒中鉴定到一种由29个氨基酸组成的、名为BmP01的神经毒素多肽。它能够激活辣椒素受体(TRPV1)并造成如同品尝红辣椒一样快速并且剧烈的痛觉反应。

  不过,这仅仅是蝎子对猎物或者捕食者的初步警告,真正让对手闻风丧胆还需要另外一个武器。

  秘密之二:氢离子

  研究发现,蝎毒中的氢离子在BmP01激活TRPV1受体的过程中起到促进作用。与大多数产毒动物毒液一样,蝎毒是一种pH6.5左右的弱酸性物质(因为含有游离的氢离子,所以蝎毒呈弱酸性)。而在蝎毒的弱酸环境下,BmP01激活TRPV1的效率比在中性环境下要强100到1000倍!这一具体机制可描述为TRPV1第601位的谷氨酸,率先被氢离子结合,然后处于高能状态,这个时候的TRPV1对BmP01的激活就显得非常敏感。也就是说,由于氢离子的存在和作用,让“如同品尝红辣椒一样快速并且剧烈”的痛觉反应急速提升,产生难以忍受的剧烈疼痛。

  因此,在蝎子蛰伤产生剧烈疼痛的过程中,存在着这种以氢离子为材料的极为低廉、却十分高效的“分子组合拳”机制。这种机制提示了毒液弱酸性环境的重要生物学功能以及蝎子捕食/防御的分子策略。

  进一步研究发现,多肽毒素BmP01能通过氨基酸K23位点与TRPV1受体的E649氨基酸位点相互结合而发挥激动功能,利用这一对相互作用作为靶点,可以用于临床上蝎子蛰伤镇痛药物的设计与研发。

  蝎子是一种古老的产毒节肢动物,在地球上已经存在了4.2-4.5亿年,因此在长时间的进化过程中,其毒液系统演变得十分“聪明”。该研究揭示的这种聪明且低成本的“分子组合拳”正是蝎子长久以来运用捕食/防御分子策略的重要组成部分,也正是这些聪明高效的生存策略存在,让小巧的蝎子在危机四伏的自然界中能立于不败之地。揭示这些分子策略是认识自然界奥秘的重要一步,更为重要的是,类似的研究让人类能够对如何调控TRPV1这一疼痛感受器有更加深入的认识,从而设计出以TRPV1为靶点的新型镇痛药物。

打印 责任编辑:侯茜

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