间斑寇蛛(Latrodectus tredecimguttatus)是“黑寡妇”蜘蛛的一种,属节肢动物门、蛛形纲、蜘蛛目、球蛛科、寇蛛属,在中国主要分布于新疆、云南、内蒙古、甘肃等地。与其他有毒动物不同,间斑寇蛛的有毒成分不仅存在于毒腺中,而且在身体其他部位如腿、腹部,甚至是卵粒和幼蛛体内也存在。研究间斑寇蛛毒腺外材料中的毒性成分,不仅可以加深我们对蜘蛛毒素作用机制的了解,而且能够拓宽蜘蛛毒素的研究领域,并为神经生理学研究的工具试剂、临床药物和杀虫剂的制备筛选更多的前体分子,从而具有重要的理论和实际意义。本研究以间斑寇蛛卵粒为实验材料,首次系统地从转录组水平对卵粒的基因表达模式和毒素的多样性进行了系统探究,并对转录组中挖掘的蛋白质类毒素——Latroeggtoxin-V生物学功能及作用机制进行了分析。利用Illumina测序技术对间斑寇蛛卵粒进行高通量转录组测序,共鉴定到53,284条编码蛋白质的unigenes,其中14,185条unigenes,包括280条编码与已知蛋白质类毒素同源的蛋白质或多肽的unigenes,在现有数据库中产生了显著匹配。这280条unigenes的GO注释和KEGG途径富集分析显示,375个GO术语和18条KEGG途径被显著富集。功能分析表明,这些unigenes编码的蛋白质类毒素具有降解组织蛋白、抑制离子通道、阻断神经肌肉传递、引发过敏反应、诱导细胞凋亡和痛觉过敏等生物活性,提示卵粒毒性的产生基于多种活性成分的协同作用。值得指出的是,在间斑寇蛛卵粒转录组分析中没有发现毒腺毒液含有的寇蛛属蜘蛛代表性蛋白质毒素——Latrotoxins,表明卵粒具有不同于毒腺毒液的毒性机制。转录组分析结果不仅有助于揭示间斑寇蛛卵粒的基因表达谱和卵粒毒性的物质基础和分子机制,而且为进一步深入开展卵粒毒素的相关研究提供了参考。从卵粒转录组数据中挖掘出一条编码多肽毒素(命名为Latroeggtoxin-V)的基因序列,并对该基因进行了克隆、异源表达和重组Latroeggtoxin-V(rLatroeggtoxin-V)生物学活性及作用机制的研究。结果表明,rLatroegtoxin-V可选择性作用于乳腺癌细胞系MDA-MB-231细胞,不仅阻滞其细胞周期,抑制其增殖和迁移,还诱导其凋亡。生物信息学分析表明,Latroeggtoxin-V属于ATPase抑制剂蛋白质家族。进一步的活性分析显示,rLatroeggtoxin-V以浓度依赖性的方式抑制MDA-MB-231细胞中Na+/K+-ATPase的活性,说明Latroeggtoxin-V的抗癌活性可能是基于它影响Na+/K+-ATPase的离子转运和受体功能实现的。研究结果不仅为Latroeggtoxin-V在抗癌药物开发及相关领域的应用奠定了基础,而且为基于转录组学和生物信息学分析的低丰度蛋白质类毒素的研究提供了一个新的范例。