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蓖麻毒蛋白的毒性介绍

2022.6.07

一个蓖麻毒蛋白分子进入细胞内,就足以使整个细胞的蛋白质合成完全停止而死亡。蓖麻毒素的毒性多肽是A链,A链具有使核糖体失活的能力。B链上含有两个半乳糖结合部位,能与细胞上含半乳糖基的糖蛋白或糖酯结合,蓖麻毒蛋白通过B链连接在细胞表面含有半乳糖末端的糖蛋白和脂蛋白上进入细胞,A链在B链的帮助下,容易穿过细胞膜破坏核蛋白体60S亚单位,抑制蛋白质的合成,致使细胞死亡。蓖麻毒蛋白的毒性作用机理可概括为:B链与细胞膜受体结合并与膜作用形成通道;与B链接触的细胞膜内凹,蓖麻毒素分子被吞噬;完整的毒素分子在高尔基体或溶酶体内裂解成A-B链,并透过膜进入胞浆;A链在胞浆中催化失活核糖体的60S亚基,从而抑制蛋白质合成。

每个细胞可以结合106-108个蓖麻毒蛋白分子。Tonevitsky等用膜脂中含GMI脂质体作为细胞膜模型证明了蓖麻毒蛋白B与膜作用是通过两个区域:一个半乳糖结合位点和一个疏水区,一个二亮氨酸基序或K-K/R-F/Y-F基序都可以充当内吞信号。一些生长因子、转铁蛋白、脂蛋白和激素都可能参与蓖麻毒蛋白分子的吸收。进入细胞后,大部分又回到细胞表面,仅有少量在高尔基体或溶酶体的作用下被裂解成两条单链即A链和B链。Endo等研究表明它是以酶的方式直接作用于60S大亚单位28SrRNA,水解4324位点腺嘌呤N-糖苷键,使其丧失RNA酶的抗性而被水解,从而抑制蛋白质合成。一般生理状况下1分子蓖麻毒蛋白A链能在1分钟内脱去1000-2000个哺乳动物核糖体的腺嘌呤。 [29]  Endo等研究表明,Ricin是以酶的方式直接作用于60S大亚基。A链具有RNAN-糖苷酶活性,特异性地水解真核细胞核糖体28S rRNA的第4324位腺苷酸的糖苷健,释放出一个腺嘌呤碱基,使核糖体失活。Tonevitsky等[4]用膜脂中含GM1脂质体作为细胞膜模型,证明了RTB与膜作用是通过两个区域:半乳糖结合位点和一个疏水区。B链与膜结合,帮助A链进入细胞。

Ricin通过RTB(B链)连接在细胞表面含有半乳糖末端的糖蛋白和脂蛋白上进入细胞,每个细胞可以结合106 到108个Ricin分子。Ricin最可能通过包被小窝和小泡进入细胞。一些脂蛋白、转铁蛋白质、生长因子和激素都可能参与Ricin分子的吸收作用。Ricin分子只有通过高尔基体(TGN)进入胞质溶胶中才能发挥毒性作用。Ricin进入细胞后,部分被溶酶体降解,部分又回到细胞表面,仅少量进入到高尔基体中(对Ricin如何进入TGN还不了解)。通过高尔基体逆向转运,Ricin到达内质网。一旦进入胞质溶胶,RTA(A链)便会催化核糖体的脱嘌呤作用,1min便可导致1500个核糖体失活,从而抑制蛋白质合成。Ricin不仅具有N—糖苷酶活性,使核糖体失活,当RTB与细胞膜表面的受体结合后,信号从膜受体到核的转导过程中,还能诱导细胞凋亡、细胞因子的产生和脂质体过氧化等毒性作用。

尚没有关于RTA链对其天然底物28S 核糖体的作用模型,但人们已用底物类似物和人工合成寡核苷酸序列对其作用机制进行研究,认为底物本身的构象对酶的识别和催化很关键,脱嘌呤特异靶位点是一个富含嘌呤碱基的,并具有12或14个核苷酸序列。处于中央的GAGA四核苷酸形成发夹结构,这种四环结构能被A链所攻击,其中第一个A(腺嘌呤核苷酸)便是要脱去的A(如图2)。虽识别核糖体机制尚有待于研究,但人们可借助于底物类似物FMP和APG的A链复合物晶体模型,提出一个合理的脱嘌呤机制。公认的RTA作用机制符合于RTA结构和动力学分析。底物结合于活性部位裂隙中,要脱去的A(腺苷)与Tyr80和Tyr123重叠形成”三明治”结构。


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