两种我国捕鱼蜘蛛毒液的系统生物化学研究

蜘蛛毒液是发现新的生物活性分子的重要资源，蜘蛛毒素因其高进化速率，以及多拷贝基因家族的广泛存在，呈现出分子水平上的生物多样性。从我国广西平乐县秀溪发现两种以捕鱼为生的蜘蛛，它们通过注射毒液可以在数秒钟只能将鱼类麻痹致死，该两种蜘蛛分类学上均属于盗蛛科，狡蛛属，分别定名为Dolomedes costatus（檐狡蛛）和Dolomedes chinesus（梨型狡蛛）。经过对这两种捕鱼蛛毒液成分的HPLC图谱和质谱初步分析，发现其肽类毒素的组成存在巨大差别，几乎未发现分子量相同的分子，而这两种蜘蛛生活在完全相同的生态环境，具有几乎相同的捕鱼行为。本项目拟对两种蜘蛛开展毒腺和毒液的系统生物化学研究，包括毒素组学和毒腺转录组比较研究，以及主要活性成分的的结构与功能研究，以发现两种蜘蛛毒素分子进化上的特点和规律，并探明其分子多样性的规模和形成机制。

蜘蛛毒液是发现新的生物活性分子的重要资源，蜘蛛毒素因其高进化速率，以及多拷贝基因家族的广泛存在，呈现出分子水平上的生物多样性。本研究以从我国广西平乐县秀溪发现两种以捕鱼为生的梨形蛟蛛（D. sulfurous）和褐腹蛟蛛（D. mizhoanus）作为研究对象。这两种蜘蛛在申报书定名为Dolomedes costatus（檐狡蛛）和Dolomedes chinesus (梨型狡蛛), 但经蜘蛛分类学专家进一步确认，两种蜘蛛的命名做出如上修正。本研究对两种蜘蛛开展毒腺和毒液的系统生物化学研究，包括毒素组学和毒腺转录组比较研究，以发现两种蜘蛛毒素分子进化上的特点和规律，并探明其分子多样性的规模和形成机制。首先比较了两种蜘蛛粗毒的化学成分及生物活性。采用离线反相高效液相色谱（off-line RP-HPLC）与基质辅助激光解析电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）联用技术分析了两种蜘蛛粗毒，表明两种粗毒均含有上百种多肽，但两者的分布区间不同，褐腹绞蛛粗毒中分布于7000Da-9000Da的高分子量多肽少于梨形绞蛛（分别是3%和25.6%）。膜片钳实验表明，两种粗毒均含有抑制大鼠背根神经节细胞（DRG neuron）上的电压门控钠、钾、钙离子通道的成分，但两者的抑制效果是有差异的。总的来说，两种毒液对离子通道的选择性不同，且梨形绞蛛的抑制活性总体上强于褐腹绞蛛。对于单个组分的研究鉴定了选择性作用于TTX-R钠通道和T-型钙通道的多肽毒素。目前尚未发现选择性作用两种类型的离子通道的抑制剂，而且两种类型离子通道在疼痛等疾病中具有重要作用，被认为是镇痛药物研发的新靶点。其次，通过构建两种蜘蛛毒腺cDNA文库，并随机筛选克隆测序，分别鉴定了127和53种多肽毒素前体序列。分析表明来自于两种捕鱼蛛的多肽毒素在一级结构、二硫键连接模式和空间结构上与目前已知的多肽毒素具有很大区别。进一步通过深入的比较分析，证明两种蜘蛛的多肽毒素具有一定相似性，同时也具有很大的区别，分别具有一些特有的氨基酸序列和二硫键连接方式以及空间结构类型。这些比较分析提示两种蜘蛛毒素具有共同的基因祖先，在两个物种分化以后，通过基因复制和超突变等机制具有了不同的进化方向，产生了相似但又不同的多肽毒素。 本研究这极大的丰富了人们对于蜘蛛多肽毒素多样性的认识，同时为在两种毒液进一步研发具有药用前景的多肽毒素奠定了基础