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离子通道是一类镶嵌在细胞膜上的蛋白质孔道,它可以选择性介导带电离子进出细胞而维持细胞正常的膜电位和离子浓度,因而在生命活动中发挥重要作用。细胞膜上的离子通道异常突变会导致机体产生病变,因此离子通道调节剂成为现代医药学研究热点。近年研究表明作用于Kv1.3通道的钾通道毒素成为治疗自身免疫疾病的首选药物。而蝎子和蜈蚣等有毒动物毒腺中含有丰富的钾离子通道毒素,是钾离子通道调节剂的重要资源宝库。基于前期对有毒动物毒腺组织转录组测序和功能基因筛选,本研究通过GST融合蛋白表达法对来源于西藏琵蝎和湖北少棘蜈蚣的钾离子通道调节肽分别进行制备与鉴定,以期获得新型Kv1.3调节肽。论文共分为四个章节。 第一章主要介绍了钾离子通道以及相关动物毒素的研究现状。包括离子通道的概念,钾离子通道的功能、分类及结构,Kv1.3钾通道与自身免疫病的关系;蝎的种属及药用价值,蝎钾毒素的分类结构,蝎钾毒素与钾通道的作用模式;少棘蜈蚣及其毒素的研究概况等。 第二章主要对毒素多肽的制备过程进行系统介绍。包括提取相关动物物种RNA,经测序建立cDNA文库,筛选有价值的目的肽,采用基因工程技术构建原核表达载体,通过GST融合蛋白表达法对目的多肽在大肠杆菌Rosetta中进行诱导表达和分离纯化,经MALDI-TOF-MS测定多肽分子量,采用全细胞膜片钳技术鉴定表达成功的多肽生物活性。 第三章对西藏琵蝎KTX-St5的克隆、表达与功能鉴定结果进行分析与讨论。采用基因工程技术成功构建pGEX-GST-KTX-St5,通过融合蛋白表达法成功制备高纯度目的肽 KTX-St5,质谱鉴定的分子量符合理论值,通过膜片钳实验测定KTX-St5对Kv1.3、Kv1.2和Kv1.1半数抑制浓度(IC50)分别为12.731nm±2.31nm、57.063nm±6.66nm和1549.9nm±177nm,提示KTX-St5是一类新颖的Kv1.3通道抑制性多肽,对Kv1.3通道具有一定的选择性。 第四章研究了少棘蜈蚣 KTX-Ssm175 的克隆、表达与鉴定结果。融合蛋白原核细胞表达法是一种经典的毒素多肽制备方法,小肠激酶(EK酶)作为常用的蛋白标签切割酶在酶切融合蛋白GST-KTX-Ssm175时出现非特异性切割现象,产物中有很多杂蛋白,不利于制备高纯度目的多肽。本研究发现将凝血酶代替EK 酶后,可有效避免非特异性切割,经RP-HPLC分离可得到高纯度单一目的肽,经质谱鉴定理论值与分子量基本一致,为深入研究 KTX-Ssm175 多肽的结构与功能提供了物质基础。 本研究工作表明联合使用有毒动物毒腺组织转录组测序和基因工程多肽制备是获得新型Kv1.3通道调节肽的有效途径。本研究将传统用于蝎源性毒素多肽的GST融合蛋白表达法进行改良,并成功用于制备蜈蚣源性毒素多肽,为开发蜈蚣来源的毒素多肽提供了重要的技术参考。