选择性通道阻滞剂——卡律(布德)蝎毒素

概述

卡律(布德)蝎毒素（Charybdotoxin）是一种由蝎子毒液中分离出来的多肽物质，它是一种强效且选择性的抑制剂，能够阻断大电导钙激活钾通道（maxi-K channels），包括BK、IK和SK等类型[1]。该物质常温常压下表现为白色粉末，研究发现，在其分子骨架上嫁接碳酸酐酶B的Zn²⁺结合位点，可以合成新的功能蛋白质[2]。

生物活性

卡律(布德)蝎毒素是一种含37个氨基酸的肽，是一个K⁺通道阻滞剂。具体地，卡律(布德)蝎毒素通过分布于分子表面的正电荷与靶通道分子膜外表面的负电荷通过静电作用结合，产生抑制作用，但不影响平均通道电导或改变单个通道的开放时间。

有关研究

肽拦截体与离子通道之间进行的分子识别是包含了许多反应的复杂过程。研究人员选取卡律(布德)蝎毒素蛋白和6个突变体及其活性区域氨基酸残基以及一些类似残基侧链的小分子体系作为模型分子，对这些模型分子进行活性指标的理论研究。卡律(布德)蝎毒素蛋白和6个突变体及其活性区域氨基酸残基体系均采用实验结构，类似残基侧链的小分子采用B3LYP/6-311G(d,p)方法，在Gaussian09程序中优化所获得的结构。使用线性回归和最小二乘法，拟合这些模型分子中所涉及的ABEEMσπ参数(价态电负性和价态硬度)。采用所调试的参数，ABEEMσπ方法所算得的这些体系的电荷分布与HF/STO-3G从头算方法所计算的Mulliken电荷分布的线性方程的斜率接近1.07，截距接近于0.001，线性相关系数在0.96以上。表明ABEEMσπ方法与从头算方法所计算的电荷结果具有很好的一致性，验证了拟合的ABEEMσπ参数是合理的和可转移的，可应用于类似体系的电荷分布的计算。再者，采用量子化学方法和ABEEMσπ方法计算卡律(布德)蝎毒素和6个突变体蛋白质模型分子的整体软度和整体亲电性，获得了卡律(布德)蝎毒素以及它的6个突变体对钾离子通道吸引力的定性描述：整体软度与卡律(布德)蝎毒素的静电吸引能力有一定联系，卡律(布德)蝎毒素和6个突变体蛋白质的整体软度越大，蛋白质与钾离子通道间的解离常数越小。野生型毒素的整体软度最大其对应的解离常数最小，说明在钾离子通道与卡律(布德)蝎毒素的识别过程中，野生型毒素特有氨基酸对解离常数koff的影响很大。应用ABEEMσπ方法能够计算出卡律(布德)蝎毒素蛋白质和6个突变体蛋白质的整体软度和整体亲电性，并用这些活性指标来探讨蝎毒蛋白与钾离子通道相互作用的强弱，说明ABEEMσπ方法所计算的活性指标能够比较准确地反映出卡律(布德)蝎毒素蛋白质的性质[3]。

参考文献

[1]陈蒙蒙.一种非去极化心脏停跳液对血管内皮的保护作用及机制研究[D].北京协和医学院,2014.DOI:10.7666/d.Y2629488.

[2]叶玉珍,汤海旭,丁达夫.用嫁接活性位点方法设计新的功能蛋白质[J].生物化学与生物物理学报：英文版, 1999(3).

[3]曹军.卡律蝎毒素(ChTX)结构和性质的从头算和ABEEMσπ的研究[D].辽宁师范大学.DOI:CNKI:CDMD:2.1015.637965.