鬼笔环肽的合成与作用机理
时间：2022-08-30 阅读：1229
鬼笔环肽（phalloidin），是从一种剧毒蘑菇(Amanita phalloides（Vaill ex Fr.）Secr.) （伞菌目，毒伞属的毒伞）中分离出来的一种多肽物质，属于毒伞肽类毒素，是一种强烈毒素。无色，细针状结晶。鬼笔环肽中毒的主要症状是由于肝细胞的破坏引起的急性饥饿。它通过结合和稳定丝状肌动蛋白（F-actin）发挥功能，并有效防止肌动蛋白纤维解聚。由于其与F-肌动蛋白的紧密和选择性结合，含鬼笔环肽的荧光标记已广泛用于显微术中，以在生物医学研究中可视化F-肌动蛋白。
合成
生物合成
鬼笔环肽是一种双环七肽，含有不寻常的半胱氨酸-色氨酸键。 编码鬼笔环肽合成的基因是死亡帽蘑菇中MSDIN家族的一部分，编码34个氨基酸的前肽。 脯氨酸残基位于七个残基区域的两侧，稍后将变成鬼笔环肽。 翻译后，必须对肽进行蛋白水解切除，环化，羟基化，使Trp-Cys交联形成色氨酸，并差向异构化以形成D-Thr。 这些步骤的顺序和确切的生化机理尚未*了解。 目前的看法是，必要的生物合成基因聚集在MSDIN基因附近。
34-mer的第一个翻译后修饰是通过脯氨酰寡肽酶（POP）进行蛋白水解切割，以去除10个氨基酸的“前导”肽。 然后，POP通过氨基酸1（Ala）和氨基酸7（Pro）之间的转肽作用使七肽Ala-Trp-Leu-Ala-Thr-Cys-Pro环化。 据信，接下来将通过Trp-Cys交联形成色氨酸。
化学合成
由于鬼笔环肽因其结合和稳定肌动蛋白聚合物的能力而被开发利用，但细胞无法轻易吸收，因此科学家发现鬼笔环肽衍生物在研究中更有用。 本质上，它遵循典型的使用羟脯氨酸的小肽合成。 合成的主要困难是色氨酸的形成（半胱氨酸-色氨酸交联）。
以下是Anderson等人进行的一般合成机理。在2005年进行了ala7-鬼笔环肽的固相合成，其在残基7与鬼笔环肽的区别如下。 THPP代表四氢吡喃基聚苯乙烯接头，该接头用于在合成过程中将分子与固体支持物连接。 注意，下面的合成只是显示连接起始材料的键形成顺序的一般方案。 Ala7-鬼笔环肽以及鬼笔环肽的许多其他类似变体可用于相对于鬼笔环肽增加细胞吸收并附着荧光团，以帮助在显微镜下观察F-肌动蛋白。
作用机理
鬼笔环肽结合F-肌动蛋白，防止其解聚并中毒细胞。 鬼笔环肽特异性结合在F-肌动蛋白亚基之间的界面，将相邻的亚基锁定在一起。 鬼笔环肽（一种双环七肽）与肌动蛋白丝的结合比与肌动蛋白单体的结合更紧密，从而导致肌动蛋白亚基从丝端解离的速率常数减小，这通过防止丝解聚而基本稳定了肌动蛋白丝。此外，发现鬼笔环肽抑制F-肌动蛋白的ATP水解活性。因此，鬼笔环肽以不同于G-肌动蛋白的构型捕获肌动蛋白单体，并通过大大降低单体解离的速率常数来稳定F-肌动蛋白的结构，这是与ADP捕获有关的事件。 总体而言，发现鬼笔环肽与肌动蛋白发生化学计量反应，强烈促进肌动蛋白聚合并稳定肌动蛋白聚合物。
鬼笔环肽在细胞中不同浓度下的功能不同。 当鬼笔环肽以低浓度引入细胞质时，它将聚合度较低的细胞质肌动蛋白和纤维蛋白吸收到稳定的聚集的肌动蛋白聚合物“岛”中，但不会干扰应力纤维，即厚的微丝束。Wehland等 还注意到在更高的浓度下，鬼笔环肽会诱导细胞收缩。