作者:杨仕隆等 来源:《自然—通讯》 发布时间:2015/12/1 11:09:21
选择字号:
以“毒”止疼:古老蜈蚣焕发新价值
——科学家利用蜈蚣毒素探针破解疼痛疾病机理


 

近日,3位年轻科学家在《自然—通讯》杂志上发表的一篇论文,让在自然界生存了5亿年之久的蜈蚣,在现代科学研究中释放出全新价值。

这3位年轻科学家分别是中科院昆明动物所的杨仕隆博士、美国加州大学戴维斯分校的杨帆博士、北京大学的卫宁宁博士。他们借助蜈蚣毒素探针,对人类疼痛的发生机理进行了揭秘。而基于该项成果,一种镇痛药物有望诞生——其既能使人体免于承受疼痛之苦,也可避免药物带来的高烧等副作用。

向自然寻求答案

1997年,国外科学家便发现了TRPV1离子通道。它相当于人体的温度感受器,也是人体产生疼痛过程的一个重要受体。“当这个离子通道被激活时,会产生非常快速的神经性疼痛。这也是人类感受辣椒的辣味和损伤性热刺激的分子机制。”杨仕隆向《中国科学报》记者介绍说。

然而,这种在人体内广泛分布的离子通道是如何感受温度的,又是如何影响疼痛的,一直未被阐明。

杨仕隆所在的实验室,从蜈蚣毒素中提取出作用于TRPV1离子通道的多肽毒素(RhTx)。正是以这种蜈蚣毒素作为分子探针,他们在研究TRPV1离子通道激活机制以及疼痛疾病机理中取得重大突破。

“生物与生物之间是一种博弈的关系,产毒生物分泌毒素是为了优化其生物活动中的捕食、防御和种间竞争等过程,而这都需要毒素分子进化出十分精巧的分子机制,才能实现。”杨仕隆表示。

被视为所有陆生生物活化石的蜈蚣,其毒素系统进化长达5亿年之久,毒素分子与受体分子之间的博弈也经历了漫长的进化历程,并产生出十分精妙的分子策略。而这也是杨仕隆选择蜈蚣毒素并最终在研究中获得成功的原因。

止疼药新希望

TRPV1通道是公认的理想镇痛靶点。弄清楚该通道的热激活机制,对于理解人类疼痛疾病的发生机理有着重要意义。正因如此,很多药物的研制都希望通过关闭这个通道达到镇痛目的,这便是之前基于此离子通道研制镇痛药的主要方向。

然而,遗憾的是,这类药物在实验中的表现不容乐观。卫宁宁介绍说,用药后,疼痛刺激虽然得到缓解,但“动物会产生高热”。这是因为TRPV1还是调节体温的重要元件。

而此次3位科学家的研究成果,通过完全不同于以往的思路,重新审视了TRPV1通道与人类疼痛之间的关系。

爱吃辣椒的人,一定都知道食用辣椒后再饮用热水所产生的热与辣叠加的感受。这种感觉的产生,是因为辣椒素和热刺激都能激活TRPV1离子通道。只不过,辣椒素刺激产生的是“辣”,而热刺激产生的是“疼”。也就是说,二者打开TRPV1离子通道的“门控方式”不同。

借助蜈蚣毒素探针,研究人员发现,蜈蚣毒素不但能打开TRPV1通道,并且采用了与热刺激打开通道的门控方式相同的策略。“特别有意思的是,热刺激是一种物理性刺激,而我们的毒素是以一个配体的方式结合TRPV1通道。这在全世界是首次发现。”杨仕隆解释说。

聚散皆因科学

记者了解到,这3位年轻的科学家,之所以在同一项研究中携起手来,正是因为他们对科学研究的共同兴趣突破了地域的局限。

在中科院昆明动物所从事生物药物研究工作的杨仕隆,利用转录组学、蛋白组学结合功能研究,对蜈蚣毒素组分进行深入研究,找到了研究TRPV1热激活过程的极佳分子探针,保证了分子机制研究的顺利进行。而在加州大学戴维斯分校从事研究的杨帆,主要专注于生物物理方面的研究,此次研究中许多加热实验主要由他牵头完成。卫宁宁所在的实验室则一直致力于将TRPV1通道作为药物靶点的相关研究,在毒素关键残基和在通道上结合位点的探析等方面做了大量工作。

3人的共同努力换来了此次的研究成果。但对于未来的研究方向,他们因各自研究兴趣的不同而有所差异。

杨仕隆仍专注于对生物毒素结构和功能的分析,希望能从中挖掘出可直接作为药物使用的先导活性分子,以及用于解释人类未知科学问题的工具分子。而杨帆的兴趣在于蜈蚣毒素与TRPV1结合后的复合物结构,未来也会通过计算的方法,设计达到指定功能的蛋白。卫宁宁则将继续在毒素和离子通道研究中做更多、更深入的工作。(来源:中国科学报 王佳雯)

 
 打印  发E-mail给: 
    
 
以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点。
SSI ļʱ
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
火星赤道 曾遇洪水 激光核聚变反应堆里程碑:燃烧等离子体
一颗小“月亮”离地球而去  蓝环星云谜题破解
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文
 
论坛推荐