01 芋螺肽是什么
芋螺肽(conotoxinCTX),又叫芋螺毒素肽。是一类小分子多肽,属神经毒素。
02 芋螺肽的发现及分类
芋螺肽最初发现于腹足纲芋螺科的肉食性海洋软体动物所分泌的毒液中,是芋螺对猎物进行麻痹捕食和防御外敌的一类小分子多肽,该毒液含有多个种类的小分子多肽,每种芋螺可分泌50~200种不等的小分子多肽。
由于芋螺所处环境及海域不同,其核酸序列在进化中除了保持一定同源性并维持小分子多肽生理特性外还产生一系列变化,该变化导致不同种类、同种类不同地域芋螺所含有小分子多肽在种类及数量上产生差异。根据每个多肽的信号肽及半胱氨酸骨架不同,其被分为:A-、T-、O-、M-、P-、I、S-等7个超家族,以及最近发现的L-和J-超家族。
03 结构特点及生理学效应
芋螺肽为信号肽介导表达的小分子多肽,是发现的最小核酸编码的动物神经毒素肽,大多由12~46个氨基酸残基组成,且含有2对或3对二硫键,其高密度的二硫键结构使得其稳定性大大提高,从而使得芋螺肽在各种理化环境中仍能很好的保持活性。
芋螺肽由于其分子量较小且与各种受体具有较高亲和性,所以其能穿梭于机体各组织器官间,能结合细胞膜上神经递质和激肽的受体和各种离子通道,借此干扰神经或其它细胞中的信号传导。依据其在生物体内作用靶点的不同可分为以下类点:
(1)作用于电压门控离子通道的CTX,电压门控离子通道又称电压敏感性通道。
(2)用于配体门控离子通道的CTX,包括烟碱受体、5-HT3受体、NMDA受体。
(3)作用于其他受体的CTX,比如以G-蛋白为受体、血管加压素受体、神经紧张素受体。
04 芋螺肽的制备
目前芋螺肽制备方式主要有三种,分别是生物组织提取法、化学合成法、基因工程制备。其各有优缺点。
1.直接提取法:
一般直接从死亡的芋螺的毒管中提取或者引诱活体芋螺喷射毒液,但往往仅能获得几微升毒液,仅能满足满足科学研究需求,无法满足生产。后来美国研究人员试图人工养殖,除紫纹芋螺(C.purpurascens)外其它均以失败告终。
2.化学合成法:
因芋螺肽分子量较小故而可采用多肽固相合成等方法进行合成,但由于芋螺肽高密度的二硫键结构导致其在合成时难以形成正确的空间结构,导致其活性不高。其优点在于相对直接提取法成本略小,可进行规模化生产,能部分满足市场需求。
3.基因工程:
通过多种方式获取芋螺肽核酸序列,在其5-端添加信号肽或者有利于其翻译折叠的融合蛋白后转入真核或原核微生物进行表达,可大大降低生产成本,由于使用微生物进行表达,所以其结构、活性及生理学功效与天然几乎一致,同时其杂质较少,更便于人体进行吸收利用。
05 芋螺肽的应用
1.抗慢性疼:
含NR2B亚基的NMDA受体在痛觉信息传递和痛觉敏化的形成过程中扮演重要作用。因此,针对NR2B亚基的NMDA受体拮抗剂芋螺肽具有对疼痛潜在的治疗作用。有研究表明,给小鼠鞘内注射Con-G和Con-T,均能减轻福尔马林诱导的Ⅱ相痛、坐骨神经结扎后的痛觉过敏和弗氏完全佐剂导致的诱发痛。另外,最低有效剂量和出现副作用的剂量相差20倍以上。这表明,Con-G和Con-T在有效的镇痛剂量范围内几乎无任何副作用,是一种理想的镇痛药物。
2.抗药物成瘾
由于NMDA受体参与精神活性物质奖赏效应的形成,因此芋螺肽对于精神活性物质成瘾具有潜在干预作用。比如魏娟娟等观察到Con-G使吗啡依赖小鼠平均跳跃次数减少89%,并呈剂量依赖性,相同剂量Con-G[S16Y]可完全抑制吗啡依赖小鼠戒断跳跃。
3.美容祛皱
依照肌丝滑行理论,由于 Ca2+离子的流通导致肌肉收缩或放松,芋螺肽可部分竞争性抑制钙离子的内流并抑制动作电位的产生,特别是针对肌肉的通道-NAV1.4,在使肌肉放松放松的同时保留约5%的神经肌肉电流传导,迅速产生一种自然且不僵硬的效果。可用于速效祛皱产品或与其它祛皱产品互配以增强效果。
06 Gebiotide®Conopeptide芋螺肽原液
Gebiotide®Conopeptide(产品名称:芋螺肽原液)是珠海冀百康生物科技有限公司自有品牌Gebiotide生物多肽系列中的一款产品,活性成分为芋螺肽。芋螺肽具有强效的抑制肌肉收缩作用,使表情肌松弛,即时有效祛除皱纹。
产品特点:
♦ 成分和序列明确;
♦ 作用机理明确,即时祛皱效果好;
♦ 用量小,无毒副作用;
♦ 纯度高;
♦ 小分子肽,皮肤易吸收;
♦ 与其他化妆品原料配伍性好。
规格及指标:
冀百康提供的产品形式为芋螺肽原液(包装规格:1kg/瓶、5kg/瓶两种规格)
参考文献
[1] JIMENEZ E C,DONEVON S,WALKER C,etal·Conantokin-L,a new NMDA receptor antagonist: determinants for anticonvulsant potency[J]·EpilepsyRes,2002,51(1-2): 73-80
[2] BLANDL T,ZAJICEK J,PROROK M,et al·Sequence requirements for the NMDA receptor antagonist of conantokin-R[ J]·J BiolChem,2001,273(10): 7391-7396
[3] OLIVERA B M,CLARK C. Diversity of Conus Neuropeptides[J]. Science,1990,249:257-263
[4] Dowell C,Olivera BM,Garrett JE,et al .α- Conotoxin PIA is selective for α6 subunit- containing nicotinic acetylcholine receptors [ J ] . J Neuroscience,2003,23(24):8445- 8452
[5] Blanchfield JT,Dutton JL,Hogg RC,et al . Synthesis,structure elucidation,in vitro biological activity,toxicity,and caco-2 cell permeability of lipophilic analogues of α- conotox in MII [ J ] . J Med Chem,2003,46(7):1266- 1272
[6] Barbier J,Lamthanh H,Le Gall F,et al . Aδ- conotoxin from Conus ermineus venom inhibits inactivation in vertebrate neuronal Na+ channels but not in skeletal and cardiac muscles [ J ] . J Biol Chem,2004,279(6):4680- 4685
[7] Kauferstein S,Huys I,Lamthanh H,et al . A novel conotoxin inhibiting vertebrate voltage- sensitive potassium channels [ J ] . Toxicon,2003,42(1):43- 52
[8] 周艳荣,刘凤云,戴秋云.ω-芋螺毒素及其衍生物的合成[J].中国生物工程杂志,2003,23(3):72-76
[9] WHITEH S,MCCABE R T,ARMSTRONG H,et al·In vitroandin vivocharacterization ofconantokin-R,a selectiveNMDA recep-tor antagonist isolated from the venom of the fish-hunting snailConus radiatus[J]·JPharmacolExpTher,2000,292(1):425-432
[10] MALMBERG A B,GILBERT H,MCCABE R T,et al·Powerfulantinociceptive effects of the cone snail venom-derived subtype-selectiveNMDA receptor antagonists conantokin G and T[ J]·Pain,2003,101(1-2):109-116
[11] WILLIAMSA J,LING G,BERTIR,etal·Treatment with the snail peptide CGX-1007 reduces DNA damage and alters gene expression of c-fos and bcl-2 following focal ischemic brain injury in rats[J]·ExpBrain Res,2003,153(1):16-26
[12] WEI J J,DONGM X,XIAO C,et al·Conantokins and variantsde-rived from cone snail venom inhibit naloxone-induced with drawal jumping in morphine-dependentmice[ J]·Chin J Drug Depend,2006,15(2):20-24