虎纹捕鸟蛛毒素HWTX-XVIIb1空间结构的核磁共振研究

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蜘蛛毒素是蜘蛛用来进行防御和捕食猎物的最基本武器。蜘蛛毒素中富含各种可结合不同电压门控离子通道的毒素,这些毒素对不同离子通道的选择性和高亲和性为人们研究离子通道的结构与功能提供了很好的研究手段。对这类毒素进行结构与功能的研究不仅有助于人们了解毒素与离子通道相互作用机制,也有助于人们了解离子通道本身的结构基础,并在此基础上从蜘蛛毒素中寻找和开发相关的药用分子和工具试剂。虎纹捕鸟蛛[ Selenocosmia huwena Wang = Ornithoctonus huwena(Wang)]是近年在我国广西宁明发现的蜘蛛新种,属捕鸟蛛科(Theraphosidae)。因该种蜘蛛体型大,产毒量高且易于饲养,因此成为一种很好的系统研究蜘蛛毒素的材料。虎纹捕鸟蛛毒素-XVIIb1 (HWTX-XVIIb1)是从虎纹捕鸟蛛粗毒中提取、表达、分离纯化的一种新型多肽,它由31个氨基酸残基组成,含8个半胱氨酸。对该毒素进行了全面的电生理检测,发现HWTX-XVIIb1对大鼠DRG细胞的钠离子和钾离子通道没有影响,而对钙离子通道有较强的抑制活性。为了进一步了解HWTX-XVIIb1结构与功能的关系,本文利用二维1H核磁共振(NMR)技术研究了它的空间结构,通过分析水和重水中的DQF-COSY、TOCSY和NOESY谱,识别出HWTX-XVIIb1全部31个氨基酸残基自旋体系;并利用NOESY谱中的dαN、dβN、dNN和dαδ相关完成了序列专一的谱峰归属,从而确认了HWTX-XVIIb1所有的主链质子和几乎所有侧链质子的化学位移。通过分析序列中的NOE相关、3JNH-CαH偶合常数以及H/D质子交换等获得了一系列约束条件,用CNS软件中的模拟退火方法进行计算,得到一组收敛性较好的结构,从中挑选了NOE约束违反小于0.2 ?,二面角约束违反小于2°的20个结构代表HWTX-XVIIb1的空间结构。空间结构研究表明,HWTX-XVIIb1结构中包含一段三链反平行的β-折叠(Met8-Cys9,Cys19-Cys21和Cys28-Cys30)及4个β-转角(Lys4-Glu7,Cys9-Ile12,Cys14-Gly17和Gly24-Arg27),这些与已经探明结构的其它蜘蛛毒素的结构特点基本相同,为进一步研究钙离子通道与毒素的相互作用奠定了较为坚实的基础。
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