蠍毒中鉀離子通道抑制蛋白,Tc32之結構探討

Structural studies of the K+ Channel Blocker Tc32,from the Scorpion Tityus cambridgei

黃一喆(I-Che Huang)

指導教授 ： 吳世雄

共同指導教授 ： 陳金榜

國立臺灣大學/生命科學院/生化科學研究所/碩士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.01680

摘要

中文摘要
Tc32是從Tityus cambridgei 蠍子的毒液中所純化而來的鉀離子通道抑制胜肽，其本身由35個氨基酸所組成 (TGPQTTCQAAMCEAGCKGLGKSMESCQG DTCKCKA)，含有三對雙硫鍵，並可辨識Shaker B和Kv1.3兩種鉀離子通道。過往對於鉀離子通道抑制胜肽的研究，認為在這些蠍毒胜肽中,有一共同的三級空間結構特徵,做為抑制鉀離子通道的機制,此一特徵為在27號位置的氨基酸均為Lys，並有一個空間上與其鄰近的芳香族氨基酸，並以一個NH3+和一個芳香族的支鍊,做為插入鉀離子通道與提供疏水性親合力的來源。但是在Tc32的氨基酸序列中，不但沒有任何的芳香族氨基酸存在,而且27號氨基酸是Ser。而Tc32也因其獨特的氨基酸序列，而被歸類為第18個a-KTx 的subfamily的第一個成員。在我們的研究中，先藉著胜肽固相合成法得到Tc32胜肽，並摺疊成具活性的構形，接著以逆相高效能管柱層析法純化後，進一步以旋光光譜儀與核磁共振光譜解出Tc32的三級立體結構。在利用X-PLOR分析軟體，計算所得Tc32的20個最小能量結構後，我們發現Tc32與其它的a-KTx family類似,在N端形成一段a螺旋(Ala9-Gly18), 在C端形成一對反平行b摺疊(Ser22 -Gln27, Thr30 -Cys34)，並由三對雙硫鍵所連結(Cys7-Cys26, Cys12- Cys31 和Cys16 -Cys33 )。而不同的地方在於，Tc32 的N端為非固定構形區域，而可能與鉀離子通道結合的Lys，則集中於第二段的b摺疊(Lys32,Lys34)。根據與其它已知結構的a-KTx family蠍毒比較。我們認為Tc32是可能是藉由極性和帶正電的鹼性氨基酸,與鉀離子通道的表面形成親水性親合力或是鹽橋,而讓Tc32不需藉由芳香族支鍊所提供的疏水性親合力,便能與鉀離子通道結合,進而阻礙鉀離子的通過。因此藉由Tc32的三級結構研究，可進一步解釋蠍毒胜肽與鉀離子通道的作用機制，並提供對於離子通道相關研究的資訊。而近年來也有針對於免疫系統上的鉀離子通道Kv1.3做藥物的設計，所以也希望我們的成果對這方面的發展能有所幫助。

關鍵字

蠍毒 ； 核磁共振

並列摘要

Abstracts:
Ion channels are involved in diverse biological processes and play essential roles in the physiology of all cells. An increasing number of human and animal diseases have been identified to relate with the defective function of ion channels. Scorpion venoms contain various polypeptides (channel blockers) that particularly affect the permeability of ion channels in cell membranes. Thus, understanding the structural basis of the specificity of scorpion toxins for these receptors could lead to the design of new ligands with controlled activity and potency for clinical applications. Tc32 is a 35 amino acids peptide from the venom of Brazilian scorpion, Tityus cambridgei, which exhibits blocking activity against Kv1.3 and Shaker B potassium channels with different Kd values and is classified as the first member of the new subfamily of

並列關鍵字

NMR ； structure ； scorpion toxins

參考文獻

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