蓖麻毒蛋白

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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

蓖麻毒素英语Ricin)是從一種稱為蓖麻的植物所萃取出來的毒素,又稱蓖麻毒蛋白。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[1]。此毒素能抑制蛋白質合成過程,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[2]。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[3]。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[1]。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[1]。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[4]。若是中毒者在3到5天之後仍未死亡,則通常會康復[1]

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[5][4]。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[1]

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[6]。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[7]。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[6]。此鏈可與細胞表面上的半乳糖殘基甘露糖殘基結合[9],協助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。

生產方式[编辑]

蓖麻毒素可輕易地從蓖麻油(castor-oil)生產過程中殘留的廢物裡純化出來。蓖麻毒素在壓榨蓖麻子油所遺留的種子與果泥中,約占有2%的重量。

蓖麻毒素的全合成至今未见有成功报道,纯化则有盐析、浸提等多种方法[10],通常组合运用以尽可能提高产物的纯度。在互联网上所流传的某些反政府势力的活动指南中亦有提到一种以丙酮为溶剂提取蓖麻粗毒的方法,但此法可行性未经证实。[11]

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[4],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[12]

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[13]。除了癌症之外,也有用來治療病毒寄生蟲感染的可能性[14]。而且這類毒素在生產上較為便宜[15]

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[16]。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[16]

流行文化[编辑]

  • 美剧《绝命毒师》中多次出现,由主角製得,计划用于暗杀。

參考來源[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Facts About Ricin
  2. ^ Wedin GP, Neal JS, Everson GW, Krenzelok EP. Castor bean poisoning. The American journal of emergency medicine. 1986, 4 (3): 259–61. PMID 3964368. 
  3. ^ Aplin PJ, Eliseo T. Ingestion of castor oil plant seeds. Med. J. Aust. 1997, 167 (5): 260–1. PMID 9315014. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Ricin vaccine 'shown to be safe'
  5. ^ Vaccine for ricin toxin developed at Detrick lab
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 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. 
  7. ^ PDB 2aai
  8. ^ 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. 
  9. ^ 致命蛋白質的昨是今非
  10. ^ WANG Ying,HUANG Feng-lan,CHEN Yong-sheng,WEI Yong-chun,DI Jian-jun,Suyalatu-Optimized Conditions for Ricin Extraction Process:Jan,2010
  11. ^ ��Abdel-aziz,�The Mujahideen Poisons Handbook:Feb,2003
  12. ^ D.M. Thomas, Alexander Solzhenitsyn: A Century in His Life, 368-378
  13. ^ 導向毒素
  14. ^ Ricin-like toxin variants for treatment of cancer, viral or parasitic infections. United States Patent 7247715
  15. ^ I Pastan and D FitzGerald. Recombinant toxins for cancer treatment. Science. 1991, 254 (5035): 1174–1177. doi:10.1126/science.1683495. 
  16. ^ 16.0 16.1 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]