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蛇毒中神经生长因子

中国较大的养蛇合作社?    
   2015-04-06 2560
核心提示:蛇毒中其他活性物质相比,神经生长因子(NGF)是最令人费解又感兴趣的一类物 质。现在已经知道NGF是调节交感神经元生长、分化的物质,有时对感觉神经组织的生 长和分化也有一定的作用。

蛇毒中其他活性物质相比,神经生长因子(NGF)是最令人费解又感兴趣的一类物 质。现在已经知道NGF是调节交感神经元生长、分化的物质,有时对感觉神经组织的生 长和分化也有一定的作用。从蛇毒中发现NGF是非常偶然的,有人观察NGF对神经生 长的刺激作用,方法是把能产生NGF的鼠肉瘤细胞180移入发育3天的鸡胚体内,当时 没有搞清NGF的本质,设想可能是蛋白质或核蛋白。为了证实是否为核蛋白,实验中把 具有核酸外切酶活性的蛇毒粗组分加入到鸡胚内,目的是除去核酸,以便确定NGF是否 为核蛋白,结果意外地发现所加的蛇毒组分本身含有NGF。

NGF分布很广,各种哺乳动物组织都有这种物质,其中雄鼠额下腺中NGF的含量最 高。现在知道眼镜蛇毒和蝰蛇毒中NGF的含量比响尾蛇毒中的含量,海蛇毒中没有 NGF活性。NGF在蛇毒中的含量很难精确测定,约在0. 5%以下,但比一般组织高得多。 其他动物毒如蜂毒、蝎毒、蜘蛛毒和蟾毒都没有NGF这种物质。

NGF —般不具有酶的活性,仅少数几种具有蛋白酶和RN酶活性,但这些活性似乎 与NGF的功能无关。有的试剂或条件可以使酶的活性消失,但NGF的生物学活性仍存 在。纯的NGF没有毒性。

 

(―)响尾蛇毒NGF

所有响尾蛇毒似乎都含有NGF,其中对东部菱斑响尾蛇和食鱼蝮蛇毒NGF a研究得较多。最初对NGF的分离纯化以蛇毒为材料。纯化过程包括硫酸铵沉淀和DEAE-Cellul0Se、DEAE-Cellulose层 析。分离过程中特别要先把粗毒溶于7. 5mol/L尿素的lmmol/L NaOH中,并在(TC下放 置90min,然后用(NH4)2S04沉淀。如果没有这种处理,在以后的层析过程中,NGF会大 量失活。前述处理过程能引起NGF的氨甲酰化,修饰作用是由尿素中的氰酸盐杂质引起 的,这种修饰作用使NGF生物活性在以后的分离过程中不易丧生。经上述纯化后的NGF 基本上为纯品,超离心分析S2。为2. 28,由此推测出的分子量为20 000。该组分的E= 10. 3,在280nm和260nm处的紫外吸收光比值(280nm/260nm)为1. 3。分析还表明,该 NGF含有1. 6%己糖。纯化的NGF的生物活性是鼠肉瘤180细胞NGF生物活性的1 000 倍。该因子对热不稳定,在0. lmol/L NaOH 261:条件下处理lh生物活性不变,但原来具有的RN酶和蛋白酶活性完全消失。它不易透过半透膜,用RN酶和DN酶处理也不会失 活,但用胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶处理会使生物活性降低或丧失。Banks等 (1968)用另一种方法纯化出的蛇毒NGF的性质与Cohen等(1959)纯化的NGF不太一样。Angeletti等对毒NGF进行了纯化,并研究了它的物 理化学性质。对蛇毒NGF纯化过程比较复杂,似乎有几种NGF存在,读者可参见原文。Angeletti等同时还对美洲矛头蝮蛇毒NGF进行了分 离和研究,其分离方法与分离蛇毒NGF相似。纯化后的NGF用凝胶过滤法测定分子量时发现所得组分不是单一的,但主要成分的分子量为30 000。除上述3种响 尾蛇毒外,下列响尾蛇的蛇毒中的NGF也得到了纯化或部分纯分:西部菱斑响尾蛇(C. aZmr)、铜头、红口竣和矛头竣。前3种蛇毒仅用Sephadex G-100对其进行层析,虽然层析图谱各不相同,但其 NGF活性都在20 00040 000分子量的范围内出现,这说明响尾蛇毒中NGF的分子量 大小有相似性 蛇毒 NGF 可经 DEAE-Cellulose、Sephadex G-100 和 QAE A-25层析得到纯化,用凝胶电泳和氨基末端测定仍不是纯品,含有Ser和Gly两种氨基 末端,其中活性组分的分子量为34 000,等电点为10. 5。有趣的是如用神经氨酸酶处理分 离出的NGF后,原来所有蛋白电泳带电泳速度均改变30%左右,这种变化可能与分子中 唾液酸被去除有关,所以说A蛇毒NGF是一种糖蛋白。用QAE A-25、SPC-25和Sephadex G-100对蛇毒中的NGF进彳了分离纯化后,再用凝胶电泳 检测此分离出的NGF发现仍不纯,其中2种主要成分的等电点分别为8. 0和9. 0。与蛇毒NGF相似,它们约含12%的糖,其中包括N-乙酰葡萄糖、葡萄糖、甘露 糖和半乳糖。用凝胶过滤法测其分子量为35 000,而用SDS-PAGE测定其分子量为 19 000,这说明NGF可能以二聚体的形式存在。

(二)蝰蛇毒NGF

蝰蛇毒中也含有NGF,其中对圆斑蝰蛇毒NGF研究得较多。从该蛇毒中纯化的NGF在pH3. 8和pH5. 2条件下用圆盘电泳法测定为一条蛋白带,等电点为 10. 5,用超离心和凝胶过滤法测定其分子量分别为37 000和34 000,分子形状为长形,轴 比为1 : 7,分子没有聚合现象。这种NGF较大的特点是含有20%的碳水化合物,其中包 括4个果糖、8个甘露糖、9个半乳糖、14个N-乙酰葡萄糖胺和2个N-乙酰神经氨酸。分 子中含有大量的谷氨酰胺和天门冬氨酰胺,属碱性蛋白。Banks等(1968)在对蛇毒NGF研究时发现,该毒NGF有3种,等电点在9. 511. 0之间,沉降系数分别 为2. 92、2. 83和2. 88,分子量分别为42 000、38 000和39 000,它们的N-端都含有组氨酸 残基。从蛇毒中分离出的NGF相当稳定,0. lmol/L HC1或0. lmol/L NaOH 不会引起失活,也不被胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、DN酶和RN酶水解,对EDTA透析也不 影响其生物活性,但胃蛋白酶或9CTC加热,15min可以使其生物活性全部丧失。Bailey等 (1975)从沙蝰蛇毒中分离的NGF用凝胶过滤法测定分 子量为34 000,等电点为8. 5。尽管用凝胶过滤法测定为纯品,但氨基末端测定含有多种 氨基酸,其中含量最多的是异亮氨酸。这种NGF的含糖量高达32%,其中包括3. 2%甘露 糖、2. 8%半乳糖、13. 8% N-乙酰葡萄糖胺和7. 5%的唾液酸。May等(1959)和Mohamed等(1971)分别对毒蝰、锯蝰和彩锯鳞蝰蛇 毒NGF进行了研究,结果表明,后两种蛇毒中NGF的含量较高,而蛇毒NGF的含量较少。

(三)眼镜蛇毒 NGF

在眼镜蛇毒中,印度产的眼镜蛇蛇毒含NGF较多,而且分离也比较容易, 所以在研究蛇毒NGF的性质时多以此毒中的NGF为材料。蛇毒NGF容易分离 的原因在于它对pH的变化不敏感,对许多变性剂也有抗性。分离蛇毒NGF — 般通过两步就达到目的,          第一步使用Sephadex C-25凝胶过滤,          第二步用CM-Cellulose 进行离子交换层析。纯化后的NGF用沉降平衡法测定其分子量为28 000,用SDS-PAGE 法测定分子量为13 000,这说明该分子是由2个相同或相似的亚基组成,其他实验也证明 是由2个相同的亚基组成。毒NGF的等电点为6. 7,这可能因为分子中含有酸性 糖的缘故,它的分子大小、氨基酸组成以及在体内外的生物学活性都与鼠颌下腺的NGF 相似。

从其他眼镜蛇如黑颈眼镜蛇.黑唇眼镜蛇绿曼巴蛇毒中也纯化出了 NGF。其分离、纯化过程相似,都是先用Sephadex G-50凝胶过滤,然后用SP-Sephadex C-25离子交换层析。对于从 毒NGF的纯化还要经过          第三步——Sephadex G-100凝胶层析。这3种来源的NGF都不 十分纯净。从蛇毒中纯化的 NGF分子量分别为22 000、22 000和34 000,等电点分别为9. 0、8. 0和10. 0,它们的含糖量均 小于2%,甩神经氨酸酶处理不影响其电泳特性。

雷少波等(1981)采用 Sephadex G50、CM-Cellulose 32 及 Sepharose 6B 柱层析,自中 华眼镜蛇毒中分离出神经生长因子(NGF)。经3种不同类型的聚丙烯酰胺凝胶电泳及免 疫鉴定证明纯化的NGF为单一组分。此NGF经9天鸡胚背根神经节体外培养证明具有 促进神经节神经纤维生长的活性。经Sepharose 6B凝胶过滤及SDS凝胶电泳测得其分子 量分别为27 000及13 700,故推测中华眼镜蛇毒NGF可能由2条分子量相同的肽链组 成。NGF的等电点为7.1,氨基酸组成与印度眼镜蛇毒NGF部分相似。用体外整体神经 节培养法鉴定NGF活性时,纯化的中华眼镜蛇毒NGF在培养基中浓度为0. 0lMg/ml时 可使神经节神经纤维生长达较大速度。这一浓度与小鼠颌下腺NGF及印度眼镜蛇毒 NGF所需浓度一致。在不纯时,印度眼镜蛇毒NGF活性受毒素的抑制而不能促进神经节 神经纤维的生长。而中华眼镜蛇毒NGF即使在粗毒状况下也表现出生物学活性。这可能 因不同地区蛇毒中各种组分含量不同,因而对于NGF生物学活性影响不同。采用 Sepharose 6B柱层析测得中华眼镜蛇毒NGF的分子量为27 000,而采用SDS凝胶电泳 测得NGF的分子量为13 700,故推测中华眼镜蛇毒NGF也可能由2条分子量不相同的 肽链组成,但有待于氨基酸顺序分析证实。

NGF的氨基酸组成结果看,中华眼镜蛇毒NGF与蝰蛇毒NGF及小鼠颌下腺 NGF在氨基酸组成上相差较大,但与印度眼镜蛇毒NGF氨基酸组成却较近似,这是因为 中华眼镜蛇与印度眼镜蛇同属于眼镜蛇科,故其蛇毒成分相似。但中华眼镜蛇毒NGF分 子内碱性氨基酸如组氨酸、精氨酸及赖氨酸含量稍多,而天门冬氨酸及谷氨酸等酸性氨基酸含量稍少,这与测得NGF等电点为pH7. 1,较印度眼镜蛇毒NGF等电点为pH6. 7稍 偏碱相符合。

 
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