相思子毒素

相思子毒素

‘紅豆生南國，此物最相思’古詩裏説的那個紅豆又叫相思豆，裏面含的毒素超級可怕，不僅毒性猛烈，中毒的人會全身內臟潰爛而死，比起閃電結束痛苦的氰化物，此東東極不人道的説。

世界上十大知名最毒的東西之一。

相思子毒素是從豆科藤本植物相思子(Abrus precatorius)的種子中提取的一種劇毒性高分子蛋白毒素，其含量約佔種子2.8%～3.0%。相思子毒素存在4種同族毒素(isoabrins)，即abrin-a、abrin-b、abrin-c、和abrin-d，相對分子質量介於63 ku～67 ku之間，它們由不同的基因所編碼，但同屬於一個多基因家族；其中abrin-b、abrin-c由於其B鏈凝集活性低而只有較弱的細胞毒性作用；而abrin-a、abrin-d則有極強的細胞毒性，小鼠的LD50為0.04 μg/kg ^[1]  ，成年人攝入的致死劑量為0.1 μg/kg～1.0 μg/kg ^[1]  ，其毒性強度是蓖麻毒素(小鼠LD50 3.0 μg/kg)的70 多倍，已被列為潛在的重要毒素戰劑和生物恐怖病原物質之一 ^[2-3]  。

相思子毒素中毒後，通常要經數小時至數天的潛伏期才出現綜合徵。可表現為口腔灼燒感、吞嚥困難、噁心、嘔吐、血痢、腹部痙攣性疼痛、昏睡、定向障礙、驚厥、黏膜發紺、昏迷、循環衰竭、視網膜出血、血尿和少尿等症狀。經靜脈注射或皮下給藥，臨牀症狀與經消化道給藥相似，但胃腸道症狀較輕，而注射部位通常會發生嚴重的炎症 ^[4]  。

純化後的相思子毒素為微黃白色無定形粉末，無味，易溶於水、氯化鈉和甘油溶液，不耐熱。60 ℃經30 min部分失活，80 ℃經30 min則大部分失活，100 ℃經30 min毒性及抗腫瘤活性完全消失。印度安達曼島上居民將相思子種子煮熟後作為食物食用。完整的相思子毒素經反覆冰凍和融化對其毒性影響很小。在0.1 mol/L半乳糖溶液中，毒素可在冰箱中儲存數月而不會失活。分離開的鏈要比完整毒素更不穩定 ^[3]  。

相思子毒素是一種分子質量約為63 ku～67 ku的糖蛋白，分子由A 、B兩條多肽鏈通過1個二硫鍵連接而成。完整毒素在 SDS- PAGE分析時呈一條蛋白帶，經二巰基乙醇處理後，A、B兩條鏈分離開，其中A鏈呈酸性，分子質量約為30 ku，與蓖麻毒素A鏈存在102個相同的氨基酸殘基；B鏈呈中性，分子質量約35 ku。有關試驗表明，相思子毒素兩條鏈經二巰基乙醇還原分離開後，其活性並不喪失。

與蓖麻毒素相似，相思子毒素也是以前體蛋白形式表達，編碼前體相思子毒素的基因組不含內含子，從5′端到3′端分別編碼由34個氨基酸殘基組成的前導序列，250個或251個氨基酸殘基組成的A鏈，10個氨基酸殘基組成的連接肽，267個或268個氨基酸殘基組成的B鏈 ^[3]  。34個氨基酸殘基組成的前導序列很可能包含一個信號肽，誘導前體進入內質網，進行翻譯後加工，然後再轉運到種子蛋白儲存部位，推測信號序列的切點位於第19位的Ser羧基端。

相思子毒素所含的糖基主要存在於B鏈上，糖的類型為甘露糖和N-乙酰葡萄糖胺，毒素經糖基修飾後，可以增加其自身結構的穩定性，防止降解，增強對極端條件的適應性 ^[5]  。已闡明瞭Abrin-a 的B鏈的2個糖基化位點附近的氨基酸序列及糖鏈結構，糖肽附近的氨基酸順序為Asp-Asn(CHO)-Gly-Thr ，Gly-Asn(CHO)-Asn ，其序列分別類似於Ricin-D的B鏈Asp94-Asn(CHO)-Gly-Thr97，Thr134 –Asn (CHO)-Asn136。

晶體結構研究表明，相思子毒素A鏈分為3個摺疊區域。abrin-a的A鏈C末端比蓖麻毒素少4個氨基酸殘基。關於abrin-a及蓖麻毒素的A鏈摺疊上的差異都有可能影響對核糖體的識別和結合。相思子毒素a的B鏈的整個摺疊方式與蓖麻毒素相似，但它們的N末端氨基酸殘基第1位～12位及幾個突環(第39～45，100～106，109～118，133～139，166～170，193～204位氨基酸殘基)有較大差異。Abrin-a的B鏈由2個區域組成，每個區域又包含4個亞區λ，α，β，γ，每一區域的主體結構是由α，β，γ組成，亞區2λ連接B鏈的2個區域，亞區1λ參與A，B鏈之間二硫鍵的形成，2個λ亞區間有同源性，但與其他亞區有區別，2個亞區的α，β，γ間均有同源性[4]。除了1λ亞區，abrin-a的B鏈的其他亞區的氨基酸鏈長度與蓖麻毒素的相應亞區相同。abrin-a的1λ亞區N末端比蓖麻毒素的1λ亞區多4個氨基酸殘基。Abrin-a的B鏈的每一個區域均包含一個疏水核，形狀類似於蓖麻毒素的疏水核。早先有人提出了蓖麻毒素的B鏈的進化理論，認為B鏈的祖先是1α亞區，因為僅是1α肽鏈保留了所有的關鍵結構和功能特徵，基因複製和融合產生了α ，β，γ分子，然後加上λ肽鏈進一步穩定了分子結構，再複製產生(α、β、γ、λ)2 結構[5- ^[6]