1、尖吻蝮蛇蛇毒类凝血酶 Agacutin 的亚基的拆分和氨基酸残基测序作者：唐松山，唐治华，李红枝，游娟 【摘要】 目的 测定 Agacutin 两个相近亚基的 N 端 15 个氨基酸残基序列，酶分子的 2 个亚基需拆分以获得亚基单肽链并测序。方法 通过生物化学方法获得高纯化 Agacutin，经 SDS-PAGE 电泳分离、亚基胶条回收及 PVDF 膜电转移技术等方法制备了可供鉴定和测序的单亚基样品，后者通过 Edman 降解法，测定了亚基 N 端 15 个氨基酸残基序列。结果 大亚基(16 kDa)的序列为：DCSSGWSSYEEHQYY，小亚基(15 kDa)序列为DSSGWSSYEGHE
2、YYV。结论 测序结果经 NCBI 数据库检索发现，Agacutin为新的蛇毒类凝血酶。 【关键词】 尖吻蝮蛇蛇毒; 类凝血酶; 亚基拆分; 蛋白 N 端测序Abstract:Objective To sequence Nterminuses of the close two subunits of Agacutin,the separation of single subunit was completed for the sequencing.Methods The single subunits of Agacutin were obtained by using SDSPAGE,sub
3、unit gel recovery and electrical transfer technique. The Edman degradation method was used for the sequencing.Results The subunit sequences of the 16 and 15 kDa were determined to be DCSSGWSSYEEHQYY and DSSGWSSYEGHEYYV,respectively.Conclusion According to above sequencing results,the NCBI Blast comp
4、arison showed that Agacutin is a novel thrombinlike enzyme.Key words:Agkistrodon acutus snake venom; thrombinlike enzyme; subunit separation; protein Nterminal sequencing.蛇毒含有许多特殊蛋白酶和活性多肽,这些酶可能作为支持物质参与消化，并且也是蛇毒神经毒和出血毒的主要原因。自 1995 年以来，一系列对血液凝固系统起作用的结构和功能多样性的酶自尖吻蝮蛇蛇毒中被纯化。1995 年,Chen YL 等1纯化了 Agkicetin
5、(14 和 15 kDa 的异二聚体)，它具有 GP1b 拮抗剂和血小板抑制活性;1998 年,Yeh CH 等2纯化了 Accutin(5.241 kDa)，一个新的整合素成员，它潜在性地抑制血小板聚集;1999 年，Huang QQ 等3报道了类凝血酶 AcuthrombinA(28 kDa)和 AcuthrombinC(69 kDa);Cheng X 等4纯化了纤维蛋白溶解酶Agkisacutacin(14 和 15 kDa 的异二聚体);Pan H 等5成功克隆了Acutin(38 kDa)，一个具有去纤化功能的类凝血酶;2000 年，Xu XL 等6报道了 2 个抗凝血类凝血酶 AC
6、FI (Anticoagulation FactorI) 和ACF(Anticoagulation factor)(14.6 和 14.7 kDa 的异二聚体);2001 年,Yeh CH 等7报道了血小板糖蛋白 Ib 拮抗剂 Agkistin(16.5 和15.5 kDa 的异二聚体)和 Liang XX 等8报道了纤溶酶 F(a)(26 kDa);2003 年，郑颖等9纯化了 2 个类凝血酶;2004 年,李婷等10纯化了抗凝血功能的类凝血酶(14.4 和 17 kDa 的异二聚体); 吴忠和苏薇薇报道了具有止血活性的类凝血酶 Halase11,12。自 1993 年起，本课题组尝试从尖吻
7、蝮蛇蛇毒中分离具有止血功能的类凝血酶。目前，已获得 5 个以纤维蛋白原为底物的酶，进一步的研究发现，至少有 2 个酶具有止血活性，Agacutin 是被研究的最全面的一个。本文报道了 Agacutin 的亚基拆分和 N 端 15 个氨基酸残基序列测定。1 材料与方法1.1 试剂聚丙烯酰胺凝胶电泳试剂、TRIS 和 CAPS3Cyclohexylamino1propanesulfonic acid 购自 Promega 公司;PVDF 膜为 BioRad公司产品;可逆性蛋白质快速染色试剂盒为北京天为时代科技有限公司产品;Agacutin 类凝血酶由昆明龙津药业有限公司提供;其余试剂为国产分析纯。
8、1.2 仪器MiniPROTEAN Cell 电泳槽、Mini TransBlot 电转移槽和PowerPac HC 电源均为 BioRad 公司产品，水平电泳槽为北京六一仪器厂产品。1.3 Agacutin 亚基拆分1.3.1 SDSPAGE 分离 采用 SDS 聚丙烯酰胺凝胶(胶浓度交联度=153.9)，聚合过夜，用 0.01 mA 恒流预电泳 2 h,上样后以 200 V 恒压电泳 45 min。1.3.2 可逆性蛋白快速染色 用蒸馏水冲洗电泳后凝胶，将胶置于玻璃培养皿中，加染色液 50 mL,震荡 5 min。待胶条带显现后，用蒸馏水冲洗 23 min，洗去多余染液。将显色后的胶置于玻
9、璃平板上，以黑色为背景，仔细切割分离亚基胶条。将回收的亚基胶条放入脱色液(0.25 mol/L TrisHCl,0.25 mol/L EDTA,pH 8.5)脱色 20 min。条带消失后，用蒸馏水冲洗胶条并进行蛋白回收或电转移。1.3.3 蛋白回收 将含 2 种亚基的胶条分别放入排阻分子量为 10 kDa 的 10 mm 透析袋的一端，充满透析液，扎紧。将含胶条的一端置于水平电泳槽的阴极，在 SDSPAGE 电泳缓冲液中 120 V 恒压 2 h，再反向电泳 1 min。剪去含胶条一端的透析袋，用缓冲液反复冲洗另一端的透析袋，回收缓冲液，用于鉴定单亚基的纯度或实行电转移。1.3.4 单亚基纯
10、度鉴定 采用 SDSPAGE 电泳(TC=153.9)，经考马斯亮蓝 R250 染色，并用脱色液脱至本底无色。1.3.5 电转移1.3.5.1 CAPS 电转移缓冲液 取 200 mL 的 CAPS 储存液(CAPS 22.13 g，加去离子水至 900 mL，用 2 mol/L NaOH 调 pH 值至 11.0，定容至 1 L)，加甲醇 200 mL 和去离子水 1 600 mL。1.3.5.2 取 PVDF 膜，用甲醇浸泡 10 s，然后放入 CAPS 电印迹缓冲液中。用 CAPS 缓冲液浸泡过物件按海绵-滤纸-PVDF 膜-凝胶-滤纸-海绵的顺序装好夹层，放入小型电转槽中，在 60 V
11、 恒压条件下，于室温下进行电转移，转移时间为 1.5 h。1.3.5.3 取出 PVDF 膜用去离子水略漂洗，用甲醇浸泡 10 s，然后进行考马斯亮蓝染色(0.1%考马斯亮蓝 R250 溶于 40%甲醇和 1%乙酸)，染色 50 s。用 50%甲醇脱色后，用去离子水充分洗涤，剪下待测序的条带。1.4 Agacutin 亚基的 N 端氨基酸残基测序通过反相 HPLC 分析和乙腈洗脱，采用 Edman 降解法测定亚基的 N端 15 个氨基酸残基序列(ProciseR cLC 蛋白自动测序仪，Applied Biosystems Co.),蛋白测序仪可自动显示测序峰。2 结 果2.1 Agacuti
12、n 纯品鉴定Agacutin 纯品经 SDSPAGE 电泳鉴定，在 16 和 15 kDa 处显示相近的 2 条带(图 1)。在该电泳条件下，2 g 的上样量显示亚基得到有效分离。2.2 单亚基鉴定Agacutin 纯品经 SDSPAGE 电泳分离，可逆性蛋白快速染色，分别切下含 2 个亚基的条带，经电泳洗脱亚基单肽链。回收的亚基在SDSPAGE 电泳胶上分别显示 16 和 15 kDa 的单一条带(图 2)。2.3 亚基电转移电洗脱回收的 2 个亚基，经 SDSPAGE 电泳浓缩为狭窄的条带，电印迹到 PVDF 膜，经考马斯亮蓝染色和脱色液脱色后，分别显示为单一蛋白条带(图 2)。2.4 亚
13、基测序2.4.1 对照样品测序结果 阳性对照见图 3A，阴性对照见图 3B。2.4.2 小亚基测序结果 15 kDa 亚基 N 端 15 个氨基酸残基序列为DSSGWSSYEGHEYYV,见图 4。2.4.3 大亚基测序结果 16 kDa 亚基序列为 DCSSGWSSYEEHQYY，见图 5。3 讨 论自 20 世纪 70 年代起，许多蛇毒蛋白酶如Ancrod、Batroxobin、Crotalase 和 Reptilase (立止血)等先后被发展成临床药物。这些药物在血液止血和栓塞疾病的治疗中扮演一定的角色。由于立止血在临床上的有效性和低毒性，该类凝血酶在 1996 年已成为国家基本药物。尖
14、吻蝮蛇(Agkistrodon acutus)主要分布在我国华南、台湾和泰国、缅甸，因此该蛇毒的研究主要集中在亚洲各国。根据SDSPAGE 技术和家兔血凝固时间变化，筛选了止血蛋白 Agacutin。在该蛋白酶的纯化过程中，尖吻蝮蛇蛇毒中许多分子量、等电点和凝结活性相近的蛇毒蛋白长时间地影响了纯化工艺。Figure 5 Nterminal 15 amino acid residue sequencing of 16 kDa subunit 本研究采用 SDSPAGE 电泳方法，对组成类凝血酶Agacutin 的 16 和 15 kDa 亚基进行了分离。通过切割分离含 2 个亚基的胶条，电洗脱回
15、收，得到了单一亚基条带，并转移至 PVDF 膜进行了成功测序。从 SDSPAGE 图谱可知，该蛋白质的 15 和 16 kDa 两亚基非常相近，如果一种测序样品混合了很少量的另一种亚基肽链，测序结果可能不可靠。此外，拆分和测序结果成功与否，还取决于回收样品的鉴定结果和量。鉴于方法学的限制，本来就极少量的亚基纯品，在资金和仪器条件限制下，其鉴定过程就更加困难。本文通过 SDSPAGE 、亚基胶条回收和电转移技术相结合，简单地解决了这样的测序问题，即使纯化样品纯度不高，该方法也很有效，所以该亚基分离方法和测序有一定的实际意义。SDSPAGE 分析显示，Agacutin 是一个 15 和 16 kD
16、a 亚基组成的异二聚体。大亚基 N 端 15 个氨基酸残基序列为 DCSSGWSSYEEHQYY 和小亚基序列为 DSSGWSSYEGHEYYV。通过 NCBI Blast 序列比较分析，15 和 16 kDa 亚基分别与凝血因子X 结合蛋白 Agkisacutacin 的 A 链有最大 66.7%和73.4%的序列同源性(GenBank accession no.1WT9 A gi / 93278427, Chain A, Crystal Structure of AaXBpI, A snake venom protein from Deinagkistrodon acutus snake
17、venom)。按照新药申报模式，I 类新药的蛋白质药物，必须测定 N 端 15 个氨基酸残基，以确定它是否是新的蛋白质。因为这样的 N 端序列完全同源有 10-15 可能性，所以该测序结果可直接为该化合物的申报奠定坚实的基础。另外，在该蛋白/基因的全序列未得出前，不能获得很多有益的信息。因为，对于接近 300 个氨基酸残基的蛋白质来说，N 端 15 个序列显得太少。蛋白亚基之间多由比较复杂的键相连接，主要有二硫键、离子键、疏水键等。在还原电泳条件下，Agacutin 亚基间的化学键被破坏，各亚基根据自身分子量大小排列而得到分离。本研究正是借助这种机理，将2 个非常相近的亚基分离，并转移到 PV
18、DF 膜上，通过切割含目的蛋白条带测序。致谢:该研究工作获得昆明龙津药业公司资助,在此表示感谢!【参考文献】1 CHEN Y L,TSAI J H. Functional and sequence characterization of agkicetin,a new glycoprotein Ib antagonist isolated from Agkistrodon acutus venom J. Biochem Biophys Res Commun,1995， 210 (2): 472-477.2 YEH C H,PENG H C,YIH J B，et al. A new short
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20、n， 1999，37(7): 999-1013.4 CHENG X,XU ZY,LIU QD， et al. Purification and characterization of a platelet agglutinating inhibiting protein (agkisacutacin) from agkistrodon acutus venom J. Sheng Wu Hua Xue Yu Sheng Wu Wu Li Xue Bao,2000，32(6):653-656.5 PAN H,Du X,YANG G， et al. cDNA cloning and expressi
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