舟山眼镜蛇毒蛋白组特征与毒性的地理差异

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蛇毒是毒蛇从毒腺中分泌出来的、具有生物活性的毒性混合物,成分复杂,主要包括蛋白质和多肽类物质,约占蛇毒干重的90-95%。蛇毒组分及含量的差异表现在科间、属间、种间及种内等多个水平上。近年来,对种内不同地理种群蛇毒的差异分析成为毒理学家研究的热点。本文以舟山眼镜蛇(Naja atra)为研究对象,选取舟山、丽水、全州、百色和五指山共五个种群来检测蛇毒蛋白组特征与致死毒性的地理变异,并通过同园实验来探讨环境即时性对蛇毒组成地理变异的影响。主要研究内容及结果如下:  通过对舟山眼镜蛇模式标本产地舟山种群进行全面的蛇毒蛋白组分分离及质谱鉴定,我们得出,舟山眼镜蛇毒含有五个蛋白家族,分别为:三指毒素(3-FTx)、磷脂酶A2(PLA2)、半胱氨酸富集分泌蛋白(CRISP)、蛇毒Ⅲ型金属蛋白酶(SVMP-Ⅲ)和毒素神经生长因子(VNGF),分别占总毒素蛋白含量的84.3%、12.2%、1.8%、1.6%和0.1%。结合毒腺转录组(T)信息发现,毒素蛋白转录本与蛇毒蛋白质组(P)间存在较大差异:三指毒素所占比例有变化(T:95.7%和P:84.3%),金属蛋白酶(T:0.4%和P:1.6%)和半胱氨酸富集分泌蛋白(T:0.7%和P:1.8%)也存在差异:磷脂酶A2在转录组中的相对含量明显比在蛋白质组中降低很多(T:1.2%和P:12.2%);而毒素神经生长因子相对含量相差不大(T:0.2%和P:0.1%)。两者之间还存在另一个明显差异:许多毒素转录本如LAO、Kunitz、Cystatin、Vespryn、C-type lectins和3-FTx蛋白家族中的Orphanl、Orphan XV等组分未能在蛇毒蛋白质中检测到。总而言之,我们的数据显示蛇毒最终组成可能受转录机制、转录后机制和翻译后修饰的影响,并强调了用多元方法进行蛇毒组研究的重要性。  我们利用双向电泳(2-DE)和反向高效液相色谱(RP-HPLC)两种方法进行了舟山眼镜蛇毒蛋白地理差异的研究,结果表明五个地理种群蛇毒蛋白组分及含量均存在不同程度差异。双向电泳分离出的蛋白点分布区域大范围内相似,差异主要表现在:舟山种群蛇毒蛋白点主要集中在~60 kDa/pl6.5-8.1、~71-78 kDa/pl6.4-7.2和~60-71 kDa/pl8.6-8.8;丽水种群蛇毒蛋白点主要集中在~60 kDa/pl6.5-8.1、~71-76 kDa/pl6.2-7.0和~61 kDa/pl8.6-9.2;全州种群蛇毒蛋白点主要集中在~58 kDa/pl6.9-8.4、~71-76 kDa/pl6.2-7.8和~59 kDa/pl8.7-9.3;百色种群蛇毒蛋白点主要集中在~58 kDa/pl6.4-7.2、~71-76 kDa/pl6.1-7.2和~61kDa/pl8.4-9.1;五指山种群蛇毒主要蛋白点分布明显多于其它四种蛇毒,主要集中在~59-67 kDa/pl4.8-7.2、~72-88 kDa/pl5.5-6.6和碱性端~61 kDa/pl8.1-9.0。液相色谱分离的各种群蛇毒蛋白峰百分含量存在显著差异,分离峰3和分离峰8变异程度最大,其余峰含量也有不同程度的差异,没有发现弱变异的蛋白峰。  同园实验结果表明环境归一化影响蛇毒蛋白组成及含量。比较五个种群的双向电泳图谱发现,野外来源的蛇毒蛋白存在显著的种群间差异,同园饲养后,五个种群蛇毒蛋白图谱的相似度明显增加。液相色谱的结果显示,同园饲养对这19个主要蛋白峰相对含量的影响强度不同,主要表现在以下几个方面:随着同园饲养时间的增加,分离峰3、17、18和19的蛋白含量差异减小,分离峰15和16的变化不大,而分离峰4-9差异明显增加;同时发现峰3和17(峰5和6)在同园饲养3个月后蛋白含量差异没有明显变化,而6个月后差异明显减小(增大);峰1、2、10和11(峰4和9)在同园饲养3个月后蛋白含量差异有明显减小(增大),但6个月后差异没有继续减小(增大);而峰7在同园饲养3个月后蛋白含量差异有明显减小,但6个月后差异反而增大。同园实验的结果表明,舟山眼镜蛇毒组分与含量的地理变异受生境异质性与食性结构差异的影响,均一化条件饲养能削弱这种差异程度,但并不能彻底消除种群间差异,因而支持遗传因素对蛇毒组成的地理变异同样具有重要的影响。  对五个地理种群舟山眼镜蛇毒致死毒性的差异研究发现,除了五指山种群外,其余四个种群蛇毒对中华大蟾蜍的致死毒力强弱程度依次是:百色>全州>丽水>舟山,这与中华大蟾蜍的分布趋势一致,实验结果可能是基于地域差异的猎物和蛇毒的协同进化。而五指山种群蛇毒的致死毒性不依附于上述结果,原因可能在于中华大蟾蜍不是该种群的自然猎物。
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