摘要报道了海洋生物中蛋白质、肽类毒素，主要是芋螺毒素和海葵毒素的近三年最新研究进展；对它们的结构、药理和构效关系进行概述。

海洋生物中存在着种类众多的蛋白质、肽类毒素，这些毒素性质独特，它们在生物医药、分子生物学的研究和应用方面有广阔前景。本文主要报道了芋螺毒素和海葵毒素近三年最新研究进展，其它几种毒素研究较少，所以做简要概述。

1芋螺毒素（Conotoxin CTX）

芋螺毒素是研究热点之一，它们是一类由10～30余个基氨酸残基组成的小肽，含两对或三对二硫键，是迄今发现的最小核酸编码的动物神经肽毒素。按其作用部位分为α、ω、μ、δ等亚型，每种亚型仍可细分。α-CTX作用于神经突触后乙酰胆碱受体（AChR)，起阻断作用；ω-CTX专一阻断神经末梢突触前电压敏感型Ca^2＋通道；μ-CTX在活化相起作用，专一抑制电压敏感型Na^＋通道；δ-CTX专一作用于电压敏感型Na⁺通道，在非活化相起作用，延长动作电位持续时间。芋螺毒素结合在神经和肌肉的受体上，具有“高亲和力、高度专一”特点，是神经科学十分有效的探针^［2，3］。临床上用作特异诊断试剂，作为镇痛药具有疗效确切、不成瘾特点。数种芋螺毒素已申请美国专利。目前的最新质谱技术可精确测定仅1～2pmol芋螺肽的分子量和初级结构，甚至不经层析分离就可以分析混合物^［4］。因此芋螺毒素的研究进展很快，除了发展几种新芋螺毒素外，对毒素的高级结构、药理和构效关系也进行了大量研究工作。

1.1新发现的几种芋螺毒素

新发现的几种芋螺毒素在一级结构上各具特点，并与其独特的生理活性相关。England等^［5］从地纹芋螺(Conus geographus)中分离得到δ-CTX GVⅢA，它是富含GLy和Thr的41肽，是迄今发现的芋螺毒素分子中最大的一个。δ-CTX GVⅢA能使5-羟色胺（5-HT₃）受体通道失活(0.25mg/ml)。第34位为极罕见的L-6-Br-色氨酸，而内源性的5-HT₃受体的配体是羟基色氨酸，所以L-6-Br-色氨酸是该毒素的功能决定因子。shon等^［6］从Conus purpuracens中分离出Ψ-CTX PⅢE，它是一种麻痹肽。Ψ-CTX PⅢE有特殊的作用机制,它能使电鳐肌肉内的发电细胞活动衰减100％（10μmol/L）和80％（1μmol/L），表明Ψ-CTX PⅢE抑制骨骼肌的烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR)，但不与α-银环蛇毒素(α-bungarotoxin)竞争作用位点，因此该毒素非竞争性结合nAChR。Loughnan等^［7］从食鱼芋螺(Conus episcopatus)中分离得到α-CTX EPⅠ，其结构中第15位是磺化酪氨酸，这是磺酸基首次在芋螺毒素中发现。α-CTX EPⅠ能竞争性抑制牛肾上腺嗜铬细胞（神经AChR）由烟碱诱导的几茶酚胺的释放，而对大鼠膈神经nerve-diaphragm无影响。EPⅠ还能部分抑制离体大鼠心内神经节副交感神经元的活动，表明EPⅠ选择性地抑制AChR制的α₃β₂和α₃β₄亚基。

1.2结构、药理和构效关系

对CTX的结构、药理和构效关系的研究主要集中在α、ω-CTX上，对其它亚型研究较少。利用二维NMR、CD 及X-射线晶体衍射等手段着重研究了它们的空间结构、构效关系及其与受体的特异结合性质。

1.2.1α-CTX

Gehrmann等^［8］研究了α-CTX GⅠ二硫键三种连接形式，通过NMR方法发现天然型的α-CTX GⅠ（2-7、3-13）最完美。在5位和11位氨基酸残基之间主要是一个扭曲的3₁₀-螺旋结构。构效关系表明二硫键对于毒素无论是结构还是稳定性均起关键作用。Maslennikon等^［9］利用二维NMR分析α-CTX GⅠ在水中的空间构型。发现α-CTX GⅠ呈现两种可以相互转化的拓扑异构体，出现概率分别为78％和22％。它们的共同特征是：存在Asn4-Cys7的β-折角；在Gly8到Tyrll之间出现概率大的构型呈右手螺旋，出现概率小的构型呈线性状态。Rogers等^［10］研究了α-CTX ⅠMⅠ的溶液结构，它的特点是由两个二硫键形成两个紧密的环（loop），形成被一深裂隔离的两个亚区域。第一个环中的两个3₁₀-螺旋与第二个环通过C-末端β-折角相连。两个二硫键与Ala9形成一个牢固的疏水核心，其余氨基酸伸向表面。Hu等^［11］利用X-射线晶体衍射技术研究了α-CΤΧ ΡnⅠB的晶体结构，并与α-CTX PNⅠA、GⅠ的结构做了比较。Pn I B是斜方晶，属于P2₁2₁2₁空间结构。Shon等^［12］利用二维HNMR谱确定了α-CTX MⅡ水溶液的三维结构，发现了14种具有最低能量的结构。总体结构是围绕二硫键的α螺旋，分子表面可分为两部分，分别由疏水性和亲水性氨基酸残基组成，这种结构特点可能在专一性亚基识别时起重要作用。Ashcom等^［13］（1997）用荧光素标记于α-CTX GI（FGI）的N-末端，利用旋转柱(spin-column)技术，发现FGI与电鳐发电器官nAChR的结合是独特的剂量依赖型的紧密结合，毒素结合在受体的一个位点上，有饱和性质，解离常数K_D为41.3±8.2nmol/L。Quiram等^［14］研究了α-CTX IMI的构效关系。它的Asp5所带的负电荷及其适宜的侧链长度是毒素活性所必需的，而Arg7所带的正电荷及其适宜的大小也是毒素活性所必需的。Tyr-10芳香侧链也是活性必需基团，其余4个氨基酸残基被取代后毒素的结合能力未有显著变化。Groeb等^［15］研究了α-CTX GI和SI与nAChR的肌肉亚型结合时的决定因子，结果表明α-CTX GI和SI的9、10位均参与受体中的种属和亚基依赖型的相互作用。Hann等^［16］发现α-CTX GI中，Arg9残基对毒素特异性地与放电器官的nAChR的α、γ兴奋位点结合起关键作用。当α-CTX GI中Arg9被Pro取代后对nAChR的α、γ不表现特异性而类似α-CTX SI；α-CTX GSⅠ中的Pro9被Arg取代后，则表现出类似α-CTX GI的特异性。据此推测GI的两个阳离子中心即N-端的氨基和Arg9 的胍基直接与nAChR作用。Harvey等^［17］研究了α-CTX MⅡ对神经nAChR的α₃β₂亚基的专一亲和决定因子。α₃亚基的决定因子位于序列121～181和181～195，在序列181～195上Lys185和Ile188在该决定因子中起重要作用；β₂亚基的决定因子位于序列1～54、54～63和63～80，在序列54～63上Thr59在该决定因子中起重要作用。

1.2.2ω-CTX

Kim等^［18］研究了ω-CTX GVIA的CD谱并与ω-CTX MVⅡA和ω-CTX MV ⅡC的CD谱作比较，发现GVIA与后两者尽管在三维结构上十分相似，但CD谱差异极大。前者在200nm附近有正性cotton效应，后两者的CD谱相似，表明它们的CD谱与三维结构无明显关系。Hirata等^［19］发现纳摩尔级浓度的ω-CTX GVIA、MVⅡA、MVⅡC即可阻断大鼠输精管抽动反应，机理可能是抑制Ca²⁺进入突触前N型Ca²⁺通道从而抑制释放ATP。Marian Price-Carter等^［20］（1998）研究了ω-CTX MVⅡA中二硫键对该毒素稳定性和肽段折叠的影响。发现每个二硫键均对毒素稳定的构象有重要贡献，缺少任何一个二硫键都会导致毒素变成不规则二级结构，大幅度降低与Ca^2＋通道的结合能力并变得更容易被还原。Lew等^［21］通过功能鉴定发现ω-CTX GVIA中Lys2和Tyr13被Ala取代能使毒素效价减少2个数量级，Arg17、Tyr22和Lys24 被Ala取代能使毒素效价大幅下降（＜100倍）。GVIA对N型Ca^2＋通道的高亲和性是通道结合位点与多个毒素的作用位点相互作用的结果。Marian Price-Carter等^［22］（1996）研究了ω-CTX MVⅡA折叠成熟过程，结果表明，MVⅡA-Gly中的Gly能增加毒素的稳定性，使其在最适条件下折叠效力增加80％，而Pro-ω-CTX MVⅡA的前体部分并不能增加效能。通过鸡的脑突触受体结合实验发现，MVⅡA-Gly的结合能力比MVⅡA降低10倍，Pro-ω-MVⅡA则降低了约100倍。

2海葵毒素(Anthoplerin toxin AP)

海葵毒素也是研究的热点，主要有AP-A 和AP-B两种，AP-A特异结合在心脏Na^＋通道上，AP-B对心脏和骨骼肌的Na⁺通道均能紧密结合，它们都有显著的强心作用。除此二种海葵毒素外，Kelso等^［23］从黄海葵(Anthopleura xanthogrammica)中发现6种新毒素。其中5种类似从A.elegantissima.A.fuscoviridis 和Anmonia sulcata中分离得到的47个残基的I型长肽，还有一种似乎是从A.xanthogrammica中得到的两种49肽的嵌合体。用离子流方法在RT-4B和NIE-115细胞系中分别纯化和定性；一种命名为PCR2-10 47肽能增加藜芦定依赖型的Na⁺摄入，在RT-4B和NIE-115种细胞系中的K_0．5分别为329nmol/L和1354nmol/L；49肽与Na^＋通道结合更紧密，在上述两种细胞系中的K_0．5分别为47nmol/L和108nmol/L。

2.1AP-A

Pallaghy等^［24］用NMR考察AP-A在溶液中的三维结构：AP-A结合紧密，四条短的反向平行的β片层通过3个环(loop)连接起来。第一个环始于I型β折角，包括2个重要的Asp残基；第二个环由二硫键形成包括2个完整的β折角；第三个环含有Gly40-Pro41残基。Asp7与Lys37相接近，可能形成盐桥，这部分残基可能与邻近的Asp9、His39位于分子表面，与心脏Na⁺通道相互作用。Gould等^［25］考察了AP-A中Arg14对毒素活性的影响，当Arg14与1，2-环已二酮特异结合时，毒素活性在修饰前后相同，表明Arg14不是毒素<