蜘蛛多肽毒素芯片（阵列）的构建及应用

从动物多肽毒素资源中分离天然药物分子和离子通道研究工具试剂已成为当前研究热点。动物多肽毒素极具多样性，数十年研究只是冰山一角，高效挖掘动物多肽毒素资源已成为该领域研究挑战之一。蛋白质和多肽芯片经过十余年的发展，日趋成熟，已在蛋白质相互作用、信号通路、蛋白质活性、药物筛选和设计以及疫苗研发等方面发挥重要作用。本课题结合高效的蛋白质芯片和质谱技术，在两个层次开展研究：首先以已知靶点的蜘蛛多肽毒素及靶点为对象，通过定向或非定向偶联将多肽毒素固定于经过化学修饰的固相载体（玻璃芯片或微孔板），利用荧光和质谱检测与多肽毒素探针结合的靶点蛋白。通过偶联、专一性相互作用、高灵敏荧光检测、质谱分析等关键技术上的摸索和优化，建立一套多肽毒素靶点鉴定的新方法；其次，应用新方法建立包含百余个分子的多肽毒素芯片，鉴定与其作用的新靶点以及具重要应用前景的多肽毒素。本课题将为动物多肽毒素研究提供新思路和新方法。

本课题利用目前日益完善的蛋白质和多肽芯片技术，以本实验长期开展研究的蜘蛛多肽毒素为研究对象，构建多肽毒素芯片，并利用高灵敏度、高精确度的蛋白质质谱分析技术鉴定与多肽毒素探针结合的靶点蛋白。本课题总体进展顺利，完成了既定研究任务，主要在以下方面取得了进展：（1）利用模式多肽和蛋白质（包括酪氨酸磷酸化肽和Grb2以及虎纹捕鸟蛛胰蛋白酶抑制剂HWTI和胰蛋白酶）完成了多肽偶联、封闭、结合和洗脱解离等条件摸索和优化；（2）开展了HWTX-XI分子改构研究，设计和表达了若干HWTI突变体，并测定了它们与胰蛋白酶和钾离子通道相互作用的亲和力，获得了一个去除钾离子通道抑制活性而胰蛋白酶抑制活性增强的改构分子；（3）将细胞毒活性肽lycosin-I偶联于载体，筛选到了相互作用的四个蛋白质P27、actotransferrin，WNT7A和 TET1，并开展了lycosin-I对于P27的调控研究；（4）研究了钠通道抑制剂HNTX-III和HNTX-IV与Nav1.7相互作用研究，确定了HNTX-III和HNTX-IV的活性关键位点以及在Nav1.7上作用的关键区域；（5）筛选到了三个作用于酸敏感离子通道的多肽毒素Raventoxin-III、-IV 和-V，并对它们的作用机制进行了深入研究。通过本课题研究在JBC、Current Molecular Medicine、Plos One等杂志发表SCI论文14篇，获得国际发明专利1项；获得2012年度湖南省自然科学一等奖（排名第二）；获第九届湖南省青年科技奖（2013年）；应邀在2012年17届国际生物毒素会议（夏威夷）、 2012年全国生物化学与分子生物学大会（成都）、2013年全国跨学科蛋白质科学会议（合肥）和第十一届全国生物毒素和医药应用学术会议（青岛）上做专题报告；毕业硕士研究生3名、博士研究生1名、在读硕士研究生3名。