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鬼筆環(huán)肽的合成與作用機理

時間：2022/8/30閱讀：1438

鬼筆環(huán)肽（phalloidin）,，是從一種劇毒蘑菇(Amanita phalloides（Vaill ex Fr.）Secr.) （傘菌目,，毒傘屬的毒傘）中分離出來的一種多肽物質(zhì),，屬于毒傘肽類毒素，是一種強烈毒素,。無色,，細針狀結(jié)晶。鬼筆環(huán)肽中毒的主要癥狀是由于肝細胞的破壞引起的急性饑餓,。它通過結(jié)合和穩(wěn)定絲狀肌動蛋白（F-actin）發(fā)揮功能,，并有效防止肌動蛋白纖維解聚。由于其與F-肌動蛋白的緊密和選擇性結(jié)合,，含鬼筆環(huán)肽的熒光標記已廣泛用于顯微術(shù)中,，以在生物醫(yī)學(xué)研究中可視化F-肌動蛋白。

合成

生物合成

鬼筆環(huán)肽是一種雙環(huán)七肽,，含有不尋常的半胱氨酸-色氨酸鍵,。編碼鬼筆環(huán)肽合成的基因是死亡帽蘑菇中MSDIN家族的一部分,，編碼34個氨基酸的前肽。脯氨酸殘基位于七個殘基區(qū)域的兩側(cè)，稍后將變成鬼筆環(huán)肽,。翻譯后,，必須對肽進行蛋白水解切除,，環(huán)化,，羥基化，使Trp-Cys交聯(lián)形成色氨酸,，并差向異構(gòu)化以形成D-Thr,。這些步驟的順序和確切的生化機理尚未*了解。目前的看法是,，必要的生物合成基因聚集在MSDIN基因附近,。

34-mer的第一個翻譯后修飾是通過脯氨酰寡肽酶（POP）進行蛋白水解切割，以去除10個氨基酸的“前導(dǎo)"肽,。然后,，POP通過氨基酸1（Ala）和氨基酸7（Pro）之間的轉(zhuǎn)肽作用使七肽Ala-Trp-Leu-Ala-Thr-Cys-Pro環(huán)化。據(jù)信,，接下來將通過Trp-Cys交聯(lián)形成色氨酸,。

化學(xué)合成

由于鬼筆環(huán)肽因其結(jié)合和穩(wěn)定肌動蛋白聚合物的能力而被開發(fā)利用，但細胞無法輕易吸收,，因此科學(xué)家發(fā)現(xiàn)鬼筆環(huán)肽衍生物在研究中更有用,。本質(zhì)上，它遵循典型的使用羥脯氨酸的小肽合成,。合成的主要困難是色氨酸的形成（半胱氨酸-色氨酸交聯(lián)）,。

以下是Anderson等人進行的一般合成機理。在2005年進行了ala7-鬼筆環(huán)肽的固相合成,，其在殘基7與鬼筆環(huán)肽的區(qū)別如下,。 THPP代表四氫吡喃基聚苯乙烯接頭,，該接頭用于在合成過程中將分子與固體支持物連接。注意,，下面的合成只是顯示連接起始材料的鍵形成順序的一般方案,。 Ala7-鬼筆環(huán)肽以及鬼筆環(huán)肽的許多其他類似變體可用于相對于鬼筆環(huán)肽增加細胞吸收并附著熒光團,，以幫助在顯微鏡下觀察F-肌動蛋白,。

作用機理

鬼筆環(huán)肽結(jié)合F-肌動蛋白，防止其解聚并中毒細胞,。鬼筆環(huán)肽特異性結(jié)合在F-肌動蛋白亞基之間的界面,，將相鄰的亞基鎖定在一起。鬼筆環(huán)肽（一種雙環(huán)七肽）與肌動蛋白絲的結(jié)合比與肌動蛋白單體的結(jié)合更緊密,，從而導(dǎo)致肌動蛋白亞基從絲端解離的速率常數(shù)減小,，這通過防止絲解聚而基本穩(wěn)定了肌動蛋白絲。此外,，發(fā)現(xiàn)鬼筆環(huán)肽抑制F-肌動蛋白的ATP水解活性,。因此，鬼筆環(huán)肽以不同于G-肌動蛋白的構(gòu)型捕獲肌動蛋白單體,，并通過大大降低單體解離的速率常數(shù)來穩(wěn)定F-肌動蛋白的結(jié)構(gòu),，這是與ADP捕獲有關(guān)的事件。總體而言,，發(fā)現(xiàn)鬼筆環(huán)肽與肌動蛋白發(fā)生化學(xué)計量反應(yīng),，強烈促進肌動蛋白聚合并穩(wěn)定肌動蛋白聚合物。

鬼筆環(huán)肽在細胞中不同濃度下的功能不同,。當(dāng)鬼筆環(huán)肽以低濃度引入細胞質(zhì)時,，它將聚合度較低的細胞質(zhì)肌動蛋白和纖維蛋白吸收到穩(wěn)定的聚集的肌動蛋白聚合物“島"中，但不會干擾應(yīng)力纖維,，即厚的微絲束,。Wehland等還注意到在更高的濃度下，鬼筆環(huán)肽會誘導(dǎo)細胞收縮,。

鬼筆環(huán)肽的合成與作用機理

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