蛇毒组分基础理论研究中应用

蛇毒的研究不仅是人类认识生命现象工作的一部分，也将对其他学科重要理论问题的解决产生积极影响。蛇毒被誉为自然界中最浓缩的酶源之一，富含酶、有毒蛋白质和活性肽。人们可以很容易地从中分离出一些相对纯净和具有生物活性的物质，作为理论研究的工具。

1. 作为生化研究中的工具酶

蛇毒中有30多种酶类可用于理论研究，主要有L-氨基酸氧化酶、蛋白酶、4种磷酸酶和PLA2。 L-氨基酸氧化酶可将L-氨基酸催化成相应的-酮酸。这种酶广泛分布于蛇毒中，含量也很大。现在可以更轻松地提取它。由于酶更容易获得，因此在理论和应用研究中得到了广泛的应用。化学上可用于鉴定L型氨基酸和D型氨基酸。对于混有DL的氨基酸，可用本酶处理，消除L型氨基酸。获取D-氨基酸。在生化研究方面，这种酶对阐明氨基酸在体内的代谢有很大贡献。在实验室中，L-氨基酸氧化酶可用于制备-酮酸。国外以各种L-氨基酸为原料，生产出30多种高纯度-酮酸。这些产品大部分是商业产品。的形式出售。

蛇毒中含有三种蛋白酶：内肽酶、肽酶和具有一定特异性的蛋白酶。内肽酶作用于天然蛋白质分子的内部肽键，水解位点具有一定的特异性；肽酶只能水解小肽，对大分子蛋白质不起作用；具有一定特异性的蛋白酶有凝血样酶、精氨酸酯酶、凝血酶原激活剂、X因子激活剂和激肽释放酶等，它们的特点是不仅对水解的肽键有选择性，而且对水解的底物也有选择性，这从它们各自的作用可以看出名字。在蛇毒蛋白酶中，肽链内切酶广泛用于蛋白质结构分析。这些酶大多含有二价金属离子。它们水解亮氨酸或苯丙氨酸形成的肽键，具有很强的特异性。蛋白质一级结构的工具酶。

这四种磷酸酶可作为核酸结构分析和基因工程中的工具酶。其中，核酸内切酶能有规律地将大分子DNA或RNA切割成若干个较小的片段，有利于核酸序列的分析。在基因工程中，这种酶可以在质粒载体的DNA中打开一个缺口，从而为引入外来基因做前期准备。磷酸二酯酶也被广泛使用。它可以一个一个地水解和释放单个核苷酸。它是阐明核酸序列的极其关键的工具酶。 5'-核苷酸酶可水解核酸或核苷酸5'-末端的磷酸基团，非特异性磷酸单酯酶可水解磷酸单酯。这两种酶被用作去除磷酸基团末端的工具酶。虽然不如前两种磷酸酶那么有用，但它们有时是必不可少的。 PLA2在理论研究上的贡献主要有两个方面，一是作为研究各种磷脂结构的工具酶。由于PLA2的出现，对磷脂结构的研究取得了突破。现在分析任何磷脂的结构都不是太困难。另一方面，它可以作为生物膜研究的工具酶，这方面的相关问题将在未来进一步讨论。除了上述主要的工具酶外，还有一些酶在理论研究中或多或少起到了作用，如透明质酸酶可作为透明质酸结构分析的工具酶，NAD-核苷酸酶用于测定核苷辅助因子的结构。在这方面还有许多其他例子。

2. 蛋白质结构与功能研究原料

蛋白质结构与功能关系的研究是当代分子生物学中一个非常活跃的领域，对于最终厘清生命活动的本质具有十分重要的意义。该领域研究的材料多为具有生理活性的蛋白质。首先通过化学手段改变其结构，并利用光谱学、X射线衍射等进行结构分析，进而进行结构与功能关系的研究。蛇毒含有多种生理活性物质，含量大，易于提纯，有的易结晶。这方面的蛋白质包括某些神经毒素、膜毒素和磷脂酶8-2。由于它们的上述特点，成为研究蛋白质结构与功能关系的良好材料。国外很早就开展了这方面的研究，主要以突触后神经毒素、膜毒素和PLA2为材料进行研究。改变结构的方法主要是通过化学修饰，有的方法是对肽段进行剪切或添加，极少数情况下用其他氨基酸替代。结构的确定主要依靠各种光谱分析，如紫外光谱、C.D光谱、激光拉曼光谱等。X射线衍射分析对于可结晶的蛋白质也很重要。此外，可以通过推测和比较来估计结构变化。功能的确定相对容易。 PLA2主要基于水解磷脂的能力；突触后神经毒素主要是根据生理作用的强弱；膜毒素的活性可以基于生理效应和体外测量。尽管在结构与功能关系的研究上取得了很大进展，积累了丰富的资料，但大部分仍局限于活性位点和催化机理的研究，还有很多工作要做搞清楚结构与功能的关系。距离。以其他活性物质为材料研究结构与功能关系的研究也很多，但由于这些蛋白质结构复杂，分子量大，有时还含有非蛋白质成分，因此对它们的研究才刚刚起步，尚有国内在这方面的研究较少20世纪80年代开始对Cobrotoxin、Bungarotoxin等毒蛋白的结构和功能进行研究。但由于科学技术的发展和前人在这方面积累的丰富资料，虽然起步较晚，但发展迅速。对其他毒素的结构也有很多研究。徐迅等。对A.aatos蛇毒中的出血毒素I（AaHI）进行化学修饰，确定该毒素的活性中心有一个His残基，而Trp、Tyr对活性中心无直接贡献。此外，对AaHI的荧光光谱进行了研究，结果表明Trp残基相对靠近表面。 AaHI的远紫外C.D光谱研究表明，AaHI是一种典型的折叠结构。 AaHI 在中性和弱酸性环境中稳定。当pH升高或小于4.0时，出血活性和纤溶活性降低或消失，C.D谱支持这一结果；当pH为10.0或pH 4.0时，肽链的丢失程度是有序的。然而，当溶液的pH值从碱性恢复到中性（pH7.0）时，构象仍然可以恢复。 wxya

三、作为诱导和研究微血管损伤的工具

微血管的结构和损伤问题是人类在医学上经常碰到的问题。在实际生活中经常遇到 因疾病或药物引起的毛细血管出血。人们为了弄清出血的机制已经进行了上百年的研究, 但仍然没有彻底解决。近年来这方面的研究进展较快，这种进展首先归于高分辨率光学或 电子显微镜的出现和应用；另外是因为在自然界中特别是蛇毒中找到了能诱导毛细血管 出血的物质，以这些物质为工具大大方便了研究工作。过去研究毛细血管的出血机制多以 自然发病的病人或动物为模型，有时也人为地用药物进行诱导，但由于发病或药物诱导作 用都在体内经过复杂的反应，很难找出使毛细血管破裂的直接原因。另一方面建立上述实 验模型所需要的时间长，大大影响了研究工作。蛇毒中含有多种影响毛细血管结构和功能 的物质，其中主要的成分是各种出血毒素，其次还有能引起组胺、5-羟色胺和激肽释放的 物质，它们通过这些物质的释放间接地作用于毛细血管。可以用现代分离技术很容易地对 出血毒素进行分离，以这类物质为工具，可以通过局部注射(如皮内注射)直接而快速地引 起出血，这样大大方便了实验动物模型的建立。由于可以直接引起局部出血，这样也大大 排除了体内其他物质参与的可能性，使出血的原因简化。出血机制的研究和对毛细血管细 微结构的研究是相互相存的，两者可以相互促进。要想了解出血物质的出血机制必须知道 毛细血管的结构，这是出血物质作用的结构基础，而对出血机制的研究必然进一步完善对 毛细血管结构的认识。尽管目前这两方面的问题都还没有彻底解决，但可以有足够的信心 希望在不远的将来会有突破性的进展，而蛇毒及其组分将会在解决这类问题方面发挥巨 大的作用。