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关于芋螺毒素编码的概述

2022.11.07

  分子生物学研究结果表明,大约有5~10个主要芋螺毒素基因超家族编码80%以上的芋螺毒素。超家族又分化为结构与功能不同的若干芋螺毒素族,毒素族具有特定的毒理作用靶位,毒素族的各个成员分别专一性的作用于不同类型或亚型靶位分子。芋螺毒素的这种分子多样性对于芋螺的生存竞争有着重要意义,为了适应此种生态环境,α-芋螺毒素的分子结构不断进化,其二硫键间的loop环节与氨基酸组成发生变异。 [110-113]

  每个芋螺毒素均由单一的mRNA编码,通过核糖体翻译机制进行生化合成,原始翻译产物是一种特定的前蛋白原前体化合物,约为70~120AA,包括一个大约20AA的N-端信号肽,一个中间前体段和一个大约10~30AA的成熟毒素段,成熟毒素段常为由C-端编码的单一拷贝区段,生成的毒素片段可在经过不同程度的翻译后修饰,许多芋螺毒素是基因多肽产物中高度翻译后修饰的产物。前蛋白原前体的不同区段的进化速率很不相同,同一超家族的信号肽段是高度保守的,与之相反,成熟毒素段却是高突变的,可能前蛋白原的信号肽段、中间前体段和成熟毒素段是分别由不同的较小的外显子编码形成,这些外显子被较大的内含子片段相互隔断,内含子片段可以调控复制、重组等功能,使前体分子C-端部分加速进化。芋螺毒素的多样性主要来源于成熟毒素段的高突变作用,在一定进化时段内,芋螺毒素利用组合库方式或称为盒式转化机制的方式快速构造新的毒素多肽序列,同时保留高度保守的二硫键排布方式。前蛋白原前体中有一个可由翻译后修饰酶类识别的特殊信号肽段,多种翻译后修饰过程进一步生成更多新序列的芋螺毒素分子。常见的翻译后修饰方式有谷氨酸的γ-羧基化,大约有20%的芋螺毒素存在γ-羧基谷氨酸,使之利于阻断NMDA受体。另一种翻译后修饰方式是L-氨基的氨基酸的差向异构化作用,将色氨酸与亮氨酸转换成D-型,则可以提高其对某类亚型受体的特异性。 [115]

 

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