研究成果

强磁场中心解析金头蜈蚣毒素的溶液三维结构 协助揭示蜈蚣捕食巨大猎物策略

来源: 时间:2018-01-25作者:吴芳明

近日,由中科院强磁场科学中心与中国科学技术大学双聘教授田长麟、以及中国科学院昆明动物研究所赖仞研究员、杨仕隆博士、周鸣研究员组成的联合研究团队发现,金头蜈蚣可以在30秒钟内快速制服并捕食比自己体重大30倍以上的猎物,这一惊人的捕食效率是由于蜈蚣毒液中含有钾离子通道KCNQ抑制剂:多肽毒素SsTx。SsTx通过阻断KCNQ导致猎物大脑、肺及心脏功能障碍,从而高效捕食猎物。中科院强磁场中心吴芳明副研究员、昆明动物所博士研究生罗雷、李博文、华中科技大学汪盛博士为共同第一作者。

该研究成果以Centipedes subdue giant prey by blocking KCNQ channels为题,于2018年1月22日在线发表在Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)上,并受到《Science》、《Science Magazine》、新华社、《Newsweek》、《Washington Post》、《German Press Agency dpa》、加拿大《Daily Planet》、英国《Chemistry World》等多家学术期刊及国内外媒体的重点关注与报道。

研究团队基于蜈蚣捕食巨大猎物的分子策略,利用临床药物瑞替加滨(Retigabine)治疗蜈蚣中毒导致的心肌衰竭在疾病动物模型上取得良好效果,为该类疾病提供了治疗手段。

强磁场科学中心吴芳明副研究员利用液体NMR技术,成功解析了由53个氨基酸组成的毒素多肽SsTx在溶液中的三维结构,为后续的该毒素与其靶点通道KCNQ的相互作用及机理研究提供了坚实的结构基础。该研究成果在另一方面展示了液体NMR技术在解析多肽毒素的三维结构中的优势,无需表达、无需结晶、无需同位素标记,只需若干毫克较纯的多肽样品,就可以通过核磁共振方法得到多肽溶液三维结构。截至目前,通过该方法解析的最大的多肽毒素为57个氨基酸的Manbalgin-1。

蜈蚣为肉食性产毒动物,广泛分布在除南极洲外各大洲陆地,蜈蚣通过其毒液来进行捕食、防御等生命活动。蜈蚣可以捕食小型哺乳动物、啮齿类动物、两栖爬行类动物等远大于自身体重的猎物。被蜈蚣叮咬后的患者会出现疼痛、水肿、发炎、坏死和皮下出血,严重者有高血压、心肌缺血、呼吸衰竭、昏迷和痉挛等临床症状,甚至导致死亡。

 全文链接:http://www.pnas.org/content/early/2018/01/12/1714760115.full.pdf

   

图. (A) 金头蜈蚣(S subspinipes)在30秒之内致使昆明小鼠失能。(B)基于SsTx核磁共振溶液结构的KCNQ4结构对接

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