尖吻蝮蛇出血毒素的生物信息學(xué)研究進(jìn)展

孫江山，沈林，沈源重慶市醫(yī)藥衛(wèi)生學(xué)校；重慶市武隆縣白馬中學(xué)校

尖吻蝮蛇出血毒素的生物信息學(xué)研究進(jìn)展

孫江山1，沈林2，沈源1
1重慶市醫(yī)藥衛(wèi)生學(xué)校；2重慶市武隆縣白馬中學(xué)校

尖吻蝮蛇是我國十大劇毒蛇之一，其毒液主要作用于血液系統(tǒng)引起出血、腫脹與局部組織壞死。當(dāng)前，生物信息學(xué)高速發(fā)展，使全世界的生物學(xué)研究數(shù)據(jù)和成果得到共享。本文主要從尖吻蝮蛇蛇毒中的出血毒素的生物信息學(xué)上進(jìn)行分析論述。

尖吻蝮蛇；出血毒素；生物信息學(xué)

1.尖吻蝮蛇簡介

蛇類屬脊索動物門，脊索動物亞門，爬行綱，有鱗亞綱，蛇目。目前，世界現(xiàn)存蛇類有二千七百多種，而我國有二百二十余種，其中有毒蛇五十余種，隸屬四科[1]：即海蛇科，眼鏡蛇科，游蛇科，蝰科。蝰科可分為兩個亞科，沒有頰窩的屬蝰亞科，有頰窩的屬蝮亞科。其中蝮亞科可分為兩個屬，即烙鐵頭屬和蝮屬。尖吻蝮蛇又稱五步蛇、祁蛇和百步蛇，屬于蝰科，蝮屬，是一種劇毒蛇，主要產(chǎn)于我國長江流域、華南及越南北部[2]。

2.生物信息學(xué)簡介

生物信息學(xué)是以存放有大量生物信息的數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，使用計算和統(tǒng)計的方法，對各種生物數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理的生命科學(xué)研究方法[18]。生物信息并不僅限于基因組信息，生物信息學(xué)也并不等同于基因組信息學(xué)。我們普遍認(rèn)為生物信息學(xué)是把基因組DNA序列信息分析作為源頭，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語言，找到代表蛋白質(zhì)和DNA基因的編碼區(qū)，特別是闡明非編碼區(qū)的實質(zhì)，從而認(rèn)識生物有機(jī)體代謝、發(fā)育、分化和進(jìn)化的規(guī)律；同時在發(fā)現(xiàn)了新基因信息之后進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的模擬和預(yù)測，然后依據(jù)特定蛋白質(zhì)的功能進(jìn)行必要的藥物設(shè)計。因此，現(xiàn)代生物信息學(xué)主要包括3個重要內(nèi)容，它們分別是基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)模擬以及藥物設(shè)計[19]。基因組信息學(xué)是指從基因組水平研究遺傳的學(xué)科。到目前為止，已經(jīng)測出了上百種生物體的完整基因組序列。如何分析這些從實驗過程中獲得的大量原始數(shù)據(jù)，并從中獲得與生物結(jié)構(gòu)、功能相關(guān)的有用信息是當(dāng)前困擾理論生物學(xué)家的一個棘手問題[20]。解決這些問題又可以帶來新技術(shù)的進(jìn)步，推動生命科學(xué)的發(fā)展。

3.尖吻蝮蛇毒出血毒素的研究進(jìn)展

出血毒素是一類主要存在于蝮亞科、蝰亞科蛇類的毒蛋白，是主要的血循環(huán)毒素，能引起動物的水腫、出血和組織壞死。眼鏡蛇中僅眼鏡王蛇毒含有出血毒素。響尾蛇和蝰蛇毒以能引起較強的局部效應(yīng)著稱，這種局部效應(yīng)包括水腫、出血和組織壞死，它們無一不與一種的出血毒素有關(guān)，由于局部病理變化快，往往沒有以抗血清治療就發(fā)生，因此難以治療。出血毒素往往使蛇傷病人的肢體壞死，有時不得不截肢，它是蛇傷治療中的一大難題。出血毒素引起出血作用的強弱與不同蛇毒及劑量大小而有關(guān)系，出血作用弱的出血毒素只能引起傷口或注射部位皮內(nèi)或皮下少量出血；較重者則可引起傷口或注射部位附近組織或肌肉大面積出血；嚴(yán)重者不但傷口或注射部位出血。而且可引起內(nèi)臟器官(如肝、肺和腸等)廣泛出血。當(dāng)動物身中響尾蛇和蝰蛇毒時，出血毒素的出血作用是導(dǎo)致動物死亡的主要原因。

1978年，Bjarnason[3]從西部菱斑響尾蛇蛇毒中分離得到了出血毒素a、b、c、d、e，其分子量主要分為兩類，一類大約在24000左右；另一類主要為68000左右，出血活性比較強。后來，Xu，等(1981)[4]從皖南尖吻蝮蛇中分離出了三種出血毒素，分別是AaH-I，AaH-II，AaH-III。還有Mori(1984)[6]、Omori-Satoh(1979)[7]、Mandel?baum(1975)[8]、Sugihara(1983)[9]、Kishida(1985)[10]、Sancheez（1987）[11]、Ovida(1978)[12]、Huang(1984)[13]以及Kureeki(1985)[14]也分別提取得到了出血毒素。甚至Nikai(1995)[5]從Crotalus atrox中得到了五種出血毒素a、b、c、d、e和f。龔為民等[15,16]以Adamalysin II晶體為模型，研究了皖南尖吻蝮蛇出血毒素AaHI的初步晶體結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，AaH I由201個氨基酸殘基組成。Gong，等[17]還解析了皖南尖吻蝮蛇毒的晶體結(jié)構(gòu)。AaH I是一個只有一個催化結(jié)構(gòu)域的含鋅金屬蛋白酶。

蛇毒中的多種毒素蛋白在闡明病理過程中的作用也越來越被重視。在治療各種各樣的神經(jīng)、肌肉、免疫、血液循環(huán)、腫瘤、代謝機(jī)能失調(diào)等疾病方面也提供了新的希望。有人甚至將某些難治之癥的治療寄希望于蛇毒毒素的研究。而我國的蛇類資源豐富，對蛇毒的研究、開發(fā)和利用，并最終造福于人類，這使我們面臨許多新的課題，有待于我們?nèi)ミM(jìn)一步研究。

[1]覃公平主編.《中國毒蛇學(xué)》[M].廣西科學(xué)技術(shù)出版社,1998.

[2]美華等.《五步蛇》[M].科學(xué)出版社,1983,155-156.

[3]Bjarnason,J.B.,et a1.,Biochemistry,1978(17),3395-3404.

[4]Xu,X.,et al,Yoxincon,198l(19),633-644.

[5]Nikai,Kato,C.,et a1.,Bio1.Pharm.Bulletin,1995,18(4),631-633.

[6]Mori,N.,et a1.,Toxicon,1984,22,451-461.

[7]Oshima,G,et a1.,J.Biochem.(Tokyo),1968,64,215.

[8]Mandelbaum,F.R.,et al,Toxicon,1975,13,109-110.

[9]Sugihara,H.,Moriura,M.,Nikai,T.,Toxicon,1983,21,247-256.

[10]Kishida,M.,Nikai,T.,Mori,N.,et a1.,Toxicon,1985,23,637-645.

[11]Sanchez,E.F.,Magalhaes,A.,Diniz,C.R.,Toxicon,1987,25.

[12]Ovadia,M.,Toxicon,1987,25,621-630.

[13]Huang,T-F.,Chang,J-H.,Ouyang,C.H.,Toxicon,1984,22,4.

[14]Kurecki,T.,Kress,L.F.,Toxicon,1985,23,657-668.

[15]龔為民,滕脈坤等.科學(xué)通報.1996,41(17),1611-1614.

[16]Gong Weimin,Teng Maikun,eta1.,Chin.Sci.Bull.1997,42(2), 333-337.

[17]Gong,W.,Zhu,X.,et a1.,J.Mol.Biol.,1998,283,657-668.

[18]陳潤生.生物信息學(xué)[M].生物物理學(xué)報,1999,15(1):5.

[19]北京生物技術(shù)和新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)促進(jìn)中心,世紀(jì)之交的新科學(xué):生物信息學(xué)[J].生物技術(shù)通報,1999,(8):49

[20]楊福愉.展望21世紀(jì)的分子生物學(xué)[J].生物物理學(xué)報, 1999,15(1):1