蛇毒突触后神经毒素的结构 一 级结构

许多海蛇和眼镜蛇毒液含有两种较小分子量的神经毒素，即I 型（短链）神经毒素和I 型（长链）神经毒素。两种类型的神经毒素都是突触后神经毒素。 I 型神经毒素由60 至62 个氨基酸残基组成，并含有5 对二硫键。迄今为止，已经确定了40 多种突触后神经毒素的一级结构。通过一级结构的比较发现，它们虽然来自不同的物种，但在一级结构上有很大的同源性。而且，不仅同种神经毒素中的毒素具有同源性，而且I型神经毒素与I型神经毒素之间也存在更大的同源性。根据半胱氨酸在氨基酸序列中的位置，I型神经毒素可分为8个区段：I区，仅含2个氨基酸，不同来源的毒素差异很大； I区，由13个氨基酸组成，同源性较大； JI区，由4-5个氨基酸组成； IV区，由16个氨基酸组成，这些氨基酸具有高度的同源性，第一个总是酪氨酸，最后两个是精氨酸和甘氨酸； V区，只有1个氨基酸，无一例外都是甘氨酸； W区，由10个氨基酸组成，无论来源如何，第一个氨基酸总是脯氨酸； W区，由4~5个氨基酸组成； W区，由2个氨基酸组成，第一个氨基酸总是天冬氨酸。

I型神经毒素也可分为8段。由于该类毒素中多了2 个半胱氨酸，因此将IV 区划分为多个子区。它们的特点是：I区，与I型毒素相同； I区由1012个氨基酸组成，与I型毒素相比，各属间同源性较差； m区，由56个氨基酸组成，同源性强； W区，由18个氨基酸组成，IVt包含5个氨基酸，第一位始终是酪氨酸，Wb包含3个氨基酸，IV.含有10个同源性较差的氨基酸； V区是最保守的区域，无论来源如何，其序列都是Ala-Ala-Thr； VI区由10个氨基酸组成，第一个氨基酸总是脯氨酸； VI[区，含4个氨基酸，同源性强； W区，由910个氨基酸组成，第一个氨基酸总是天冬氨酸或天冬酰胺。

这两种神经毒素除了上述序列相似外，都是强碱性蛋白质，也就是说它们的分子中含有较多的碱性氨基酸，而酸性氨基酸可能以酰胺的形式存在。此外，它们都含有丰富的苏氨酸和丝氨酸，表明这些氨基酸可能在分子中形成大量的氢键。有趣的是，突触后神经毒素在结构上与膜毒素同源，起源于一个共同的祖先，但与突触前神经毒素相去甚远。表3-15-1举例说明了一些突触后神经毒素、膜毒素和结构同源的非毒素的一级结构比较。

从表中可以看出，所有的神经毒素、膜毒素和非毒素在10个位置都有相同的氨基酸残基，都是Asn，这两种蛋白的Asn位置的氨基酸在确定顺序时可能会丢失， 这样在这个位置就是对应的Asp.所有蛋白质都需要这些氨基酸（总共11 种），称为结构不变氨基酸。这里还要说明的是25位的氨基酸，对于神经毒素来说，这个位置就是Thr。对于其他膜毒素和非毒素，该位置被具有与Thr 相似特性的疏水氨基酸Phe 保守取代。该位置上的氨基酸也可以认为是结构不变的氨基酸。结构不变的氨基酸或保守氨基酸对于蛋白质特定高级结构的形成和二硫键的正确配对是必需的。一个有趣的现象是，二硫键的一端总是有一个不变或保守的氨基酸。可以想象，如果不是这样的话，二硫键会不会按照现在的情况配对呢？如果不这样配对，神经毒素是否仍然活跃？

如果比较型和型神经毒素，可以发现相同位置的氨基酸有2223个，也就是说，神经毒素有2223个不变氨基酸，其中只有3个具有官能团。作用，其他氨基酸可能是维持结构$所必需的，由于它们的作用，功能团被维持在最合适的位阻位置。一般认为，酶的活性位点仅由少数几个氨基酸组成，其他氨基酸保持空间结构。在这方面，酶和神经毒素是相似的。

在两类突触后神经毒素中不变的氨基酸不存在于膜毒素的相应位置。从其他测定得知，这三个不变氨基酸残基对维持突触后神经毒素的功能起着重要作用，称为功能不变氨基酸。第31位一般是天冬氨酸，现在发现有3种，分别是长链神经毒素LsII，短链神经毒素CM-10和CM-12，第31位分别是天冬酰胺和甘氨酸位置。酰胺和甘氨酸。这三种毒素的毒性都较低，部分原因是第31 位不是天冬氨酸，部分原因是其他地方发生了突变。 1^327和LyS/Arg53这两个位置的氨基酸残基一般高度保守，但其正电荷可被中和而不影响其活性。对于短链神经毒素，这两个位置的氨基酸对修饰很敏感。形成二硫键的半胱氨酸都是不变氨基酸，这是可以理解的，因为它们的突变会造成二硫键配对的紊乱，从而引起整个分子结构的变化。

上述不变氨基酸适用于两类神经毒素，部分位置的不变氨基酸仅适用于短链神经毒素，分别为Ser3、Gki42、Arg43、Gly48、ValS2、Lys5^Gly56；适用于长链神经毒素该毒素的不变氨基酸为GlyiCyswCys^Lys^Ala^Thr^Sers:^Asp66。在所有不变氨基酸中，Gly所占比例较大，Gly38是所有神经毒素中的不变氨基酸，Gly44是神经毒素和非神经毒素中的不变氨基酸； Gly2。它是长链神经毒素中的不变氨基酸； Gly48*Gly56 是短链神经毒素中的不变氨基酸。 Gly48 位于第二个和第三个二硫键之间。这个位置的氨基酸显然不能有侧链，因为引入侧链后三维结构会发生变化。

例如，关于神经毒素的序列仍然存在混淆

如短链神经毒素的分子中有 5个〜10个二肽片段的顺序，其中常见的是Gln-Gln，Ser-Sei.和Thr-Thr,有时甚至出现 三肽片段顺序，Thr-Thr-Thr。这些重要序列一般出现在Cys3〜CySl7之间。长链神经毒素 一般有2个〜3个重复序列，有一种长链毒素有4个重复序列，a-Bungarotoxin有10个 重复序列。神经毒素的分子量较小，为什么在较小的分子中出现如此多的重复序列，它们 的作用是什么现在无人能做出满意的解释。还有一个问题是，短链神经毒素在C-端总是 Asn-Asn,这两个氨基酸的前面是第8个半胱氨酸，而膜毒素在C-端只含Asn,人们一定 会对这种现象感到惊奇。