墨西哥作为蝎种多样性丰富的国家其境内的Centruroides属蝎子所引发的螫伤事故是重要的公共卫生问题。其中Centruroides bonito是近年来在格雷罗州新发现的物种有致人中毒的记录但其毒液成分尚未被系统解析。来自墨西哥国立自治大学生物技术研究所的Lourival D. Possani教授及其团队在Toxins期刊上发表了一项研究从C. bonito毒液中分离并鉴定了五个作用于钠离子通道的新型多肽毒素并评估了其生理功能及其中和策略该研究对于理解该物种的毒理机制和开发特异性抗毒血清具有重要意义。研究过程与结果本研究以Centruroides bonito的毒液为研究对象旨在系统鉴定其中的钠离子通道毒素并阐明其功能特性与潜在的应用价值。研究首先通过小鼠实验确定了C. bonito粗毒液的半数致死剂量 (LD50) 为16.7 μg/20g体重证实了其强烈的哺乳动物毒性。随后研究人员采用了一套经典的蛋白质组学技术路线对毒液成分进行分离纯化首先利用Sephadex G-50凝胶过滤层析将80mg粗毒液初步分为三个组分基于经验选取富含神经毒素的组分II进行后续的羧甲基纤维素 (CMC) 离子交换层析进一步分离出14个亚组分。最后通过反相高效液相色谱 (RP-HPLC) 对其中毒性最强的亚组分 (II-11至II-14) 进行精细分离最终成功获得了五个纯化的多肽命名为Cbo1至Cbo5。亚组分II-11至II-14精细纯化图谱通过Edman降解N端测序结合酶切 (AspN, GluC) 片段测序研究人员解析了这五个多肽的完整氨基酸序列。质谱分析显示Cbo1至Cbo4由66个氨基酸残基组成Cbo5由65个氨基酸残基组成所有多肽均通过四对二硫键稳定其三维结构分子量在7.5-7.8 kDa之间。序列分析揭示Cbo2和Cbo3仅在第30位存在一个保守的氨基酸差异 (精氨酸/赖氨酸)导致两者在色谱上难以分离。系统发育分析表明Cbo1至Cbo4与已知的β型钠通道蝎毒素 (β-NaScTx) 高度同源而Cbo5则位于一个包含对非哺乳动物特异性毒素的独立分支上。功能表征是本研究的核心。利用表达不同亚型 (hNav1.1-1.7) 人源电压门控钠通道的细胞系通过膜片钳电生理技术评估了这些毒素的活性。结果显示Cbo1至Cbo4均表现出典型的β型毒素特征即能够使通道激活曲线向超极化方向移动并不同程度地抑制峰值电流。其中Cbo1对hNav1.6通道具有高度选择性Cbo2/Cbo3混合物对hNav1.6作用较弱而Cbo4则是一种“广谱”毒素可显著影响hNav1.4、1.5和1.6等多种通道亚型的功能并延缓其失活过程。与之相反Cbo5在所有测试的钠通道亚型以及小鼠、蟋蟀和淡水虾的活体实验中均未表现出任何毒性其生理功能仍是一个谜。在应用探索层面研究评估了本实验室前期开发的四种单链抗体片段 (scFvs: 10FG2, HV, LR, 11F) 对C. bonito毒素的中和潜力。表面等离子共振 (SPR) 结合分析显示scFv 10FG2和HV能高效结合Cbo1、Cbo2和Cbo3而针对活性最强的Cbo4仅有scFv 11F能与之结合但解离速率较快中和效果有限。这为后续通过抗体定向进化技术优化其中和活性提供了关键靶点和方向。单链抗体片段 (scFvs) 与毒素相互作用的传感图研究总结本研究全面鉴定了Centruroides bonito毒液中的五个钠离子通道毒素揭示了其多样的功能特性并评估了重组抗体对其的中和潜力。该工作不仅丰富了蝎毒素数据库为钠通道结构与功能研究提供了新的分子工具更重要的是它为开发针对这种新型危险蝎种的特异性、高效价抗毒血清奠定了坚实的分子基础。通过进一步优化对Cbo4等关键毒素具有高亲和力的中和抗体有望构建出能够全面覆盖C. bonito乃至其他近缘蝎种毒液成分的“广谱”重组抗毒血清为临床治疗提供新的解决方案具有重要的科学价值与公共卫生意义。文章链接https://www.mdpi.com/2072-6651/16/3/125期刊Toxins期刊主页https://www.mdpi.com/journal/toxins​主编Jay Fox, University of Virginia, Charlottesville, USA期刊主要涵盖了由生物体产生的各类毒素领域的相关研究。2025 Impact Factor4.02025 CiteScore8.3Time to First Decision18 DaysAcceptance to Publication3.6 Days本文转自MDPI生物与生命科学仅供学习交流