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鬼筆環(huán)肽的合成與作用機(jī)理
  • 發(fā)布日期：2022-08-30      瀏覽次數(shù)：1238

      • 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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)將通過(guò)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(kāi)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)）。
      以下是Anderson等人進(jìn)行的一般合成機(jī)理。在2005年進(jìn)行了ala7-鬼筆環(huán)肽的固相合成，其在殘基7與鬼筆環(huán)肽的區(qū)別如下。 THPP代表四氫吡喃基聚苯乙烯接頭，該接頭用于在合成過(guò)程中將分子與固體支持物連接。 注意，下面的合成只是顯示連接起始材料的鍵形成順序的一般方案。 Ala7-鬼筆環(huán)肽以及鬼筆環(huán)肽的許多其他類似變體可用于相對(duì)于鬼筆環(huán)肽增加細(xì)胞吸收并附著熒光團(tuán)，以幫助在顯微鏡下觀察F-肌動(dòng)蛋白。

      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(guò)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(guò)大大降低單體解離的速率常數(shù)來(lái)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。