蛇毒中的酶类

蛇毒中的酶概览

动物分泌的毒液中除了有毒成分外，还含有多种酶。蛇毒、蜘蛛毒和蜂毒等都含有多种酶。蛇毒被称为自然界中最浓缩的酶源之一，其组成的蛋白质中有一半以上是具有各种催化活性的酶。目前已发现近40种酶，并分离纯化出多种酶。这些酶在生化研究和临床应用等实践中都具有重要意义。例如，L-氨基酸氧化酶已被广泛用于氨基酸构型的研究以及-酮酸和甲状腺素的生产；磷酸二酯酶用于分析核酸和核苷酸辅助因子的结构；蛋白酶用作蛋白质和多肽一级结构的测定；磷脂酶A2用于细胞膜结构和功能的研究；临床上使用凝血酶和其他促凝或抗凝成分。除了L-氨基酸氧化酶、乳酸脱氢酶等少数酶类外，绝大多数蛇毒酶都是水解酶，这些酶在消化食物中起着重要作用。有些酶是有毒的，在捕食和防御中起作用。由于某些酶的毒性，在考虑蛇毒的毒理作用时，不能忽视酶的作用。许多学者认为，蛇毒中的酶通过以下方式作用于机体： 1.蛋白酶、磷脂酶、精氨酸酯酶和透明质酸酶可引起局部毛细血管和组织的损伤和坏死； 2.蛋白酶和磷脂酶8 2 可引起多种促凝和抗凝作用； 蛇毒中的激肽释放酶通过释放缓激肽产生降压镇痛作用。除了上述作用外，有些蛇毒酶还具有毒性，具有一定的致死活性。例如，L-氨基酸氧化酶、5'-核苷酸酶、磷酸二酯酶和乙酰胆碱酯酶的某些来源是有毒的。不过这些酶的毒性都不是很大，只占粗毒的一小部分毒性。粗毒所表现出的毒性是多种成分共同作用的结果。

对蛇毒中酶类分布的研究发现，在不同种类的蛇毒中，酶类的种类和含量不尽相同，但在蛇毒的四大家族中共有12种酶类存在，分别为：L-氨基酸氧化酶(1.4.3.2)、磷酸二酯酶(3.1.4.1)、5. 核苷酸酶(3.1.3.5)、磷酸单酯酶(3.1.3.2)、脱氧核糖核酸酶(3.1.4.6)、核糖核酸酶(2.7.7.16)、ATP 酶(3.6.1.8) 、透明质酸酶(4.2.99.1)、NAD-核苷酶(3.2.2.5)、芳香族酰胺酶和肽酶。除上述酶类外，在蝰蛇毒液和响尾蛇毒液中发现的酶类还有肽链内切酶、精氨酸酯酶、激肽释放酶、凝血酶样酶、X因子激活剂、V因子激活剂、凝血酶原激活因子、纤溶酶原、纤溶酶等。乙酰胆碱酯酶（3.1. 1.7)、磷脂酶B、甘油磷酸酶和7-谷氨酰转肽酶主要存在于眼镜蛇毒液中。乳酸脱氢酶(1.1.1.27)、淀粉酶(3.2.1.1)、丙氨酸氨基转移酶(2.6.1.2)、过氧化氢酶(1.1.1.6)、胶原酶和乙酰肝素酶也在个别蛇毒、腺苷酸磷酸酶和蛇毒中被发现。氨基葡萄糖苷酶。有些酶只存在于某类蛇毒中，或只存在于几种蛇毒中，可作为某一蛇科的代表。精氨酸酯酶、凝血酶样酶和激肽释放酶多存在于响尾蛇毒和毒蛇毒液中，尤其是蝰蛇毒中精氨酸酯酶非常丰富，而这些蛇毒中不含或含有极少的乙酰胆碱酯酶。相比之下，眼镜蛇毒不含精氨酸酯酶和极少的肽链内切酶，而

乙酰胆碱酯酶含量丰富。各种蛇毒中磷酸二酯酶、磷脂酶A2、5'-核苷酸酶和透明质酸酶的含量相差不大。表3-11-1 列出了蛇毒中某些酶的特性。

表3-11-1 蛇毒中部分酶的性质

姓名

典型基材

分子量

自然

磷脂酶a2

磷脂酰胆碱

11000~15000

简单蛋白质，耐热，活性位点是组氨酸

L-氨基酸氧化酶

L-氨基酸

100000~150000

糖蛋白，每分子含两分子FAD，热不稳定，等电点PH4.1

磷酸二酯酶

寡核苷酸

115 000

热不稳定，EDTA敏感，酸不稳定，最适 pH9

5^核苷酸酶

5'-单核苷酸

10 000

热不稳定，EDTA敏感，酸不稳定，Zn2+ 敏感，最适PH8.5

磷酸单酯酶

对硝基苯磷酸盐

10 000

热不稳定，EDTA敏感，酸不稳定，Zn2+ 敏感，最适pH8. 5〜9

脱氧核糖核酸酶

DNA

 

最适pH5. 0

核糖核酸酶

RNA

15 900

最适pH7〜9,对嘧啶核苷酸特异

透明质酸酶

透明质酸

33 000

热不稳定，碱不稳定,等电点PH10. 3,最 适 pH3. 5〜5. 0

NAD-核苷酶 芳基酰胺酶

端肽酶

NAD

L-亮氨酸萘酰胺 酷蛋白，血红蛋白

100 000 100 000

95 000〜21 400

热不稳定，最适PH7. 5,烟酰胺敏感 热不稳定，巯基酶PCMB敏感，最适 pH8. 5

糖蛋白，金属(Ca2+，Zn2+ )蛋白酶，EDTA 敏感，热不稳定，最适pH8〜9

精氨酸酯酶

BAEE’TAME，

27 000〜30 000

糖蛋白，热稳定，DFP敏感，最适pH8〜9

激肽原酶

血浆激肽原， BAEE

33 500

热稳定，DFP敏感,对激肽原特异

类凝血酶

纤维蛋白原， TAME’BAEE

28 000〜43 000

糖蛋白，热稳定，DFP敏感，最适pH8. 0, PMSF敏感

X因子激活因子

X因子

78 000

糖蛋白，热不稳定，DFP不敏感，EDTA 敏感，也活化K因子

凝血酶原激活因子

凝血酶原

56 000

糖蛋白，热不稳定，DFP不敏感，EDTA 敏感

V因子激活因子

V因子，BAEE

20 000

DFP敏感，热稳定

乙酰胆碱酯酶

乙酰胆碱

12 600

热不稳定，DFP敏感，最适pH8〜8. 5

磷脂酶B

溶血磷脂

 

热稳定，最适pHIO

缩写：DFP,二异丙基氣磷酸;PCMB，对-氣汞苯甲酯;BAEE,苯甲酰L-精氩駿G酯;TAME，苯甲磺 酰L-精氩酸甲酯；PMSF,笨甲基磺酰氣

蛇毒比较生化的研究还表明，在生物分类学上十分接近的蛇种，同一种蛇毒酶的活力 有时却相差甚远。例如东部菱斑响尾蛇和西部菱斑响尾蛇属同一属，但它们的磷酸二酯 酶、激肽释放酶和精氨酸酯酶的活力竟分别相差3倍、5倍和13倍。类似的情况在其他同 属的不同蛇种甚至不同亚种的毒蛇之间也屡见不鲜。为什么在分类学上相似的蛇种，其蛇 毒酶活力会相差甚远呢？要回答这样一个问题是十分困难的。首先，由于蛇毒酶的活力随 毒蛇的生活环境和营养状况以至毒蛇的性别和年龄不同而不同。例如，响尾蛇蛇毒L-氨 基酸氧化酶和蛋白水解酶的活力随着年龄的增长逐渐升高，而其中磷酸二酯酶和类凝血 酶的活力却随年龄增长而逐渐降低，因而，蛇毒作为一种天然产物很难标准化。蛇毒组成 的变化，特别是酶活力的变化将是预料之中的。蛇毒酶活力比较研究的另一个明显困难是 试验测得的蛇毒酶活力往往并不代表蛇毒中酶活力的绝对值。这是因为蛇毒本身含有抑 制自身某些酶活性的抑制因子，由于这种原因使蛇毒酶活力分析结果和实际含量不符合。 例如沙蝰蛇毒含有一种蛋白酶抑制因子，它使粗毒中蛋白酶的活力下降。 这种蛇毒还含有一种破坏激肽的酶，能干扰激肽的测定。许多蛇毒富含Zn2+，这种离子 能抑制5'-核苷酸酶的活力。

液体状态蛇毒中的酶不稳定，较易失活。一旦把蛇毒冷冻干燥后再贮存，它们的稳定 性将大大提高。例如干燥的响尾蛇毒贮存50年后使用时，几乎还像新取的蛇毒一样，绝大 多数酶活力都没有多少降低。已经证明其他一些蛇毒干燥状态在室温条件下贮存17年〜 39年，仍有很强的致死活性。磷酸二酯酶、5'-核苷酸酶、磷酸单酯酶、磷脂酶A2和胆碱酯 酶活力也没有改变。也有例外的情况，如L-氨基酸氧化酶，经长期室温条件下贮存活力有 较大的下降。高度纯化的蛇毒鱗酸二酯酶在冷冻干燥时会使其活力下降或丧失。毫无疑 问，蛇毒的制备条件，例如真空干燥或脱水，也会影响酶的活力。

值得指出的是，在讨论酶在蛇毒中分布的时候，文献中常常提到某种蛇毒酶在蛇毒中 的“含量”高低，涂光俦认为这种提法是不科学的。因为在该酶没有纯化之前，实验所测得 的都是每毫克粗毒的酶活力。一种酶在单位重量的某种蛇毒粗毒中的活力比另一种蛇毒 粗毒中的活力高有两种可能:一种是虽然该酶在前一种蛇毒中含量不高，但单位重量的纯 酶比活高;另一种是虽然单位重量的纯酶比活不高，但该酶在蛇毒粗毒中的含量高。由此 看来，用“某种蛇毒酶在蛇毒中活力的高低”来讨论酶在蛇毒中的分布是不太恰当的。迄今 所发现的蛇毒酶中，大多数是水解酶，还没有发现任何与合成反应或能量产生与转移有关 的酶。新的蛇毒酶发现还有赖于生物化学家与生理学家、药理学家的共同努力。涂光铸认 为，单靠生化工作者一个酶一个酶地筛选来发现新的蛇毒酶，虽然不是不可能，但至少是 费力和困难的，较好的办法应该是蛇毒的药理研究走在前面，通过新的药理效应的发现， 提示新的酶的存在或新的生理活性物质的存在。