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蛇毒金属蛋白酶(SVMPs)是蛇毒中的主要功能性蛋白质之一,能引起出血、水肿、血压过低、血容量过低、坏疽等病变。它的结构中含有高度保守的Zn结合序列HEXXHXXGXXHD,与去整合素金属蛋白酶(ADAMs)一起组成锌金属蛋白酶M12家族中的一个分支——Reprolysin。在本文中,我们主要研究了江浙蝮蛇中一种新的金属蛋白酶的分离纯化、理化性质以及潜在应用。
在第一章绪论中,我们主要从金属蛋白酶的研究背景、分类、空间结构、生物活性等方面详细介绍了金属蛋白酶的研究进展。在这一章最后,介绍了本文中使用的研究金属蛋白酶方法,包括紫外-可见吸收光谱法、聚丙烯酰胺凝胶电泳、蛋白质N端测序、毛细管等点聚焦和生物质谱分析法。
在第二章中,我们利用离子交换层析和凝胶过滤层析等层析技术首次从江浙蝮蛇蛇毒中分离得到一种金属蛋白酶(AHPM)。聚丙烯酰胺凝胶电泳结果表明AHPM是由两条分子量约为50kDa的肽链通过二硫键连接组成的110kDa的蛋白质。Edman测序结果表明AHPM的两条肽链N端都是封闭的。LC-MS/MS鉴定出AHPM的8端肽段序列与一些P-Ⅲ型SVMPs序列具有很高的相似性。根据这些结果我们得出AHPM是一种P-Ⅲc型SVMPs的结论。
在第三章中,我们主要研究了AHPM的一些基本的生化性质和酶学性质。AHPM的等电点约为7.9,含糖量为2.5%,是一个没有出血活性的金属蛋白酶。该蛋白分子中有Zn2+和ca2+离子的存在,每条多肽链上含有1个Zn2+和2个Ca+。它是一种α-纤溶酶,能够水解纤维蛋白的Aα、Bβ链,且水解Aα链的速度比Bβ链快。丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF和苯甲脒对水解活性没有影响。而EDTA和TCEP能够完全抑制其水解纤维蛋白活性。AHPM还能水解纤维蛋白形成的纤维凝块,但是水解纤维凝块的能力比粗毒要弱。我们还利用酪蛋白为底物分别研究了Sr2+、Mg2+、Mn2+、Co2+、Zn2+、ca2+、Cu2+、Ni2+和Fe3+等金属离子和EDTA、苯甲脒对AHPM水解活性的影响。结果表明金属离子Zn+在AHPM的水解活性中发挥着重要作用。
在第四章中,我们研究了AHPM对血小板聚集情况的影响,并对影响机制做了初步研究。实验结果表明AHPM能够抑制ADP诱导的血小板聚集,IC50值为280±10nM。EDTA会使这种抑制减弱,所以我们推测聚集抑制可能是水解纤维蛋白以及水解纤维蛋白产物共同作用的结果。AHPM也能够抑制胶原诱导的血小板聚集,IC50值为200±8nM。在这种抑制中AHPM对胶原蛋白本身无影响,很有可能是作用于血小板表面胶原受体α2β1的结果。
AHPM是第一个同时具有水解纤维蛋白原和纤维蛋白凝块活性和抑制血小板聚集活性但没有出血活性的P-Ⅲc型SVMP。基于它的双功能特性,AHPM可能成为一种潜在的抗血栓药物以及研究凝血功能的一种有效工具。