蓖麻毒蛋白

维基百科,自由的百科全书
(重定向自蓖麻毒
跳转至: 导航搜索
蓖麻毒蛋白
(Ricin)
Ricin structure.png
蓖麻毒素結構。A鏈為藍色、B鏈為橙色。
标识
生物 Ricinus communis
符号 RCOM_2159910
Entrez 8287993
RefSeq (mRNA) XM_002534603.1
RefSeq (蛋白质) XP_002534649.1
UniProt P02879
其他数据
EC number 3.2.2.22
染色体 whole genome: 0 - 0.01 Mb
核糖體失活蛋白(蓖麻毒素A鏈)
鉴定
标志 RIP
Pfam(蛋白家族查询站) PF00161
InterPro(蛋白数据整合站) IPR001574
PROSITE(蛋白数据站) PDOC00248
SCOP(蛋白结构分类数据站) 1paf
蓖麻毒素型β-三葉凝集素結構域(蓖麻毒素B鏈)
鉴定
标志
Pfam(蛋白家族查询站) PF00652
Pfam宗系 CL0066
PROSITE(蛋白数据站) IPR000772
SCOP(蛋白结构分类数据站) 1abr
CAZy(糖活性酶数据站) CBM13
蓖麻

蓖麻毒蛋白英语Ricin)是從蓖麻籽中所萃取出來的一種毒性蛋白質,幾乎對所有的真核細胞都具有殺傷作用。蓖麻毒蛋白的純品是一種白色粉末或結晶體,無味,可溶於稀酸或鹽類,不溶於苯、甲苯、乙醇、乙醚、三氯甲烷等有機溶劑,乾熱時具有良好的穩定性。蓖麻毒蛋白存在多種類型,如結晶型、B-型、D型、E型、T3型、G型等,不同類型的蓖麻毒蛋白毒性不盡相同,其中以D型的毒性最大[1]

此種毒素對人類的平均致死量為0.2毫克,但也有一些文獻的數據較高[2]。蓖麻毒蛋白具有糖苷酶活性,作用于真核细胞的核糖体RNA,使其降解,从而阻止蛋白质合成,导致细胞的死亡,進而對生物體造成傷害。研究顯示,8顆蓖麻種子的毒素可對一名成人產生毒性[3]。不過在已知紀錄中,因攝取植物種子而死亡的案例並不多見[4]。此外,自然界中還存在某些類似蓖麻毒的毒素,例如雞母珠中的雞母珠毒素(Abrin)。

中毒症狀與治療方式[编辑]

蓖麻毒蛋白在吞嚥注射以及吸入等情形下具有毒性。中毒症狀則依接觸量與接觸方式而有所不同。吸入蓖麻毒者可能在8小時後才會產生中毒症狀,首先出現呼吸窘迫、發燒咳嗽噁心與胸悶,之後大量出汗並造成肺水腫,最後可能在低血壓及呼吸衰竭中身亡[2]。吞嚥者則可能在6小時內出現症狀,其中包括帶血嘔吐腹瀉,並使中毒者脫水,幾天後可能因為器官衰竭而死亡[2]。由於中毒後需要一段時間才會顯現出症狀,而且許多症狀類似其他疾病,因此當中毒者得知自己中毒時常為時已晚[5]。若是中毒者在3到5天之後仍未死亡,則通常會康復[2]

篦麻毒的表面結構圖,藍色是A鏈,黃色是B鏈。
蓖麻毒的卡通圖,紅色部分是糖分子支鏈。

目前並無任何蓖麻毒專用的解毒劑,不過已經有疫苗發展出來[6][5]。此外也可使用對症療法支持療法進行救治。根據中毒方式,有不同的治療方法,例如幫助呼吸、透過注射方式將液體注入靜脈,以及針對中毒產生的癲癇與低血壓進行治療,或是利用活性碳洗胃。如果是眼睛接觸,則以清水沖洗[2]

毒素構造與作用機制[编辑]

蓖麻毒蛋白是一種異源二聚體糖蛋白[7]。包含兩條具有不同胺基酸序列的蛋白質鏈,分別重約30kDA,兩蛋白質鏈之間以雙硫鍵相連。除此之外,還有兩種不同長度的糖分子支鏈結合於其上[8]。兩條蛋白質鏈如下:

  • B鏈(B chain;EC 3.2.2.22)是一個凝集素,其第262個殘基和A鏈之間以雙硫鍵結合[7]。此鏈可與細胞表面上的D-半乳糖殘基甘露糖殘基結合[10],介導A鏈通過細胞膜,進入細胞以發生作用。有許多植物,如大麥,含有A鏈卻沒有B鏈,因此人們不會因為攝取大量大麥而中毒。

分離純化[编辑]

蓖麻毒蛋白的分离纯化工艺主要可以分为两步完成,一是蓖麻毒蛋白的粗提取,二是蓖麻毒蛋白的提纯。根据蓖麻毒蛋白可溶于稀酸或者盐溶液的性质,一般采用稀酸或者盐溶液来提取蓖麻毒蛋白。Nicosion等采用PBS缓冲体系进行抽提并用硫酸铵进行盐析,此方法被广泛采用。蓖麻毒蛋白的纯化工艺主要利用蓖麻毒蛋白对D-半乳糖的特异性结合性质,采用Sepharose4B(6B)琼脂糖凝胶进行亲和层析,并使用D-半乳糖溶液进行洗脱制得蓖麻毒蛋白的纯品。

蓖麻籽中含有35~57%的蓖麻油,會对蓖麻毒蛋白的分离纯化过程带来很大的影响,因此生產中需要进行除油。一般方法是将蓖麻籽进行压榨,然后用乙醚等有机溶剂进行萃取除油。

用途[编辑]

生物與化學武器[编辑]

美國曾在第一次世界大戰期間研究蓖麻毒的潛在軍事用途,當時的構想包括使用蓖麻毒作為毒氣,或是將其包覆於彈藥外殼。毒氣研究後來並沒有充分進行;而在子彈或砲彈外殼包覆毒素,則違反了1899年的海牙公約。到了二次大戰時期,美國與加拿大開始研究將蓖麻毒放置在集束炸彈之內。不過經過測試之後,他們發現經濟效益比使用光氣更差。

刺殺喬治·馬可夫的雨傘尖端之構造。

蘇聯特務機關KGB冷戰時期曾將蓖麻毒用來作為生物武器。1978年9月7日,保加利亞異議人士喬治·馬可夫英國倫敦被人用雨傘刺中,由於雨傘尖端藏有包覆蓖麻毒的膠囊,且其中含有約0.45毫克的毒素[5],因此使馬可夫中毒,並於3天後身亡。他的死因是在驗屍之後才為人所知,可能的兇手是保加利亞的秘密警察,而毒素可能來自KGB的支援。在稍早,一名蘇聯異議人士亞歷山大·索忍尼辛,也曾在與KGB探員接觸之後出現類似於蓖麻毒中毒的症狀[11]

在1972年的生物武器公約及1997年的禁止化學武器公約中,蓖麻毒皆被收錄於附表1化學品(schedule 1)列管名單當中。

潛在醫療用途[编辑]

蓖麻毒或其他相似毒素稱為免疫毒素(immunotoxins),由於這類蛋白質一方面可以和細胞膜上特定分子結合,一方面又能進入細胞中抑制蛋白質合成,因此具有用來辨識、侵入並殺死特定細胞(如癌細胞)的可能性。由於可以辨識特定細胞,使這一類的蛋白質不會有傳統化學治療缺乏專一性的缺陷[12]。除了癌症之外,也有用來治療病毒寄生蟲感染的可能性[13]。而且這類毒素在生產上較為便宜[14]

蓖麻毒本身與單株抗體(可用來作為蛋白質對特定類型細胞的辨識依據)的結合相當有效,且對多種類型的淋巴瘤白血病具有醫療上的活性[15]。不過其使用劑量會因為一種稱為血管滲漏症候群(vascular leak syndrome)的副作用而有所限制[15]

流行文化[编辑]

  • 美剧《绝命毒师》(Breaking Bad) 中多次出现,由主角製得,计划用于暗杀。
  • 2014年电影《采访》(The Interview)中,主角原本计划使用蓖麻毒素来暗杀金正恩

參考來源[编辑]

  1. ^ 李楠,黎继烈,朱晓媛.蓖麻毒蛋白的研究进展.中国油脂.2013,38(6):24-27
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Facts About Ricin
  3. ^ Wedin GP, Neal JS, Everson GW, Krenzelok EP. Castor bean poisoning. The American journal of emergency medicine. 1986, 4 (3): 259–61. PMID 3964368. 
  4. ^ Aplin PJ, Eliseo T. Ingestion of castor oil plant seeds. Med. J. Aust. 1997, 167 (5): 260–1. PMID 9315014. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 Ricin vaccine 'shown to be safe'
  6. ^ Vaccine for ricin toxin developed at Detrick lab
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Morris KN, Wool IG. Determination by systematic deletion of the amino acids essential for catalysis by ricin A chain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1992, 89: 4869–4873. 
  8. ^ PDB 2aai
  9. ^ Alexander A. Szewczak, Peter B. Moore, Yuen-Ling Chan and Ira G. Wool. The conformation of the sarcin/ricin loop from 28S ribosomal RNA for catalysis by ricin A chain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993, 90: 9581–9585. 
  10. ^ 致命蛋白質的昨是今非
  11. ^ D.M. Thomas, Alexander Solzhenitsyn: A Century in His Life, 368-378
  12. ^ 導向毒素
  13. ^ Ricin-like toxin variants for treatment of cancer, viral or parasitic infections. United States Patent 7247715
  14. ^ I Pastan and D FitzGerald. Recombinant toxins for cancer treatment. Science. 1991, 254 (5035): 1174–1177. doi:10.1126/science.1683495. 
  15. ^ 15.0 15.1 Kreitman, Robert J. and Pastan, Ira. Immunotoxins in the treatment of hematologic malignancies. Curr Drug Targets. 2006, 7 (10): 1301–11. doi:10.2174/138945006778559139. 

外部連結[编辑]