基本信息
- 项目名称：
- 新的植物毒蛋白(malanin)的荧光光谱研究
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 蒜头果蛋白（malanin）是首次从中国稀有植物蒜头果中分离纯化出的一种具有高细胞毒性的蛋白质。为进一步研究malanin结构与功能的关系，本文用荧光光谱法研究了在温度、酸度、有机溶剂、表面活性剂、变性剂及荧光猝灭剂等不同条件下对malanin溶液构象的变化。实验表明，malanin在天然状态下荧光发射峰位于340nm处，色氨酸（Trp）残基较大程度位于malanin分子的疏水区。十二烷基硫酸钠、异硫氰酸胍、丙烯酰胺和碘化钾的加入均可使malanin的分子构象发生变化，导致分子内Trp残基的荧光猝灭。异硫氰酸胍的加入使Trp残基的荧光发射峰位明显红移，表明位于malanin分子较疏水环境的内Trp残基相对外露。
- 详细介绍：
- 蒜头果 (Malania oleifera Chun et S. Lee)属于铁青树科(Olacaceae)蒜头果，是中国特有单种属稀有植物，国家二级保护树种，仅分布在广西西部和云南东南部的狭窄地带。国内对蒜头果的研究主要集中在蒜头果的开发利用、种质资源调查、育苗技术、营林、濒危机制等方面，国外无资源也无相关研究，对蒜头果种子进行蛋白质分析至今无相关报道。 蒜头果蛋白(malanin)是通过粉碎、抽提、硫酸铵沉淀、疏水色谱层析等分离手段，首次从蒜头果种仁中分离、纯化出一种新的毒蛋白。该蛋白质的分子量为61875Da，由A、B两条肽链通过一对链内二硫键连接而成。其A、B链N-端序列分别为DYPKLTFTTS和为DETXTDEEFN（X一般情况下为C），用NCBI-BLASTP程序对nr数据库和其它蛋白质数据库进行检索，未发现有相同的序列存在。经基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）及分析各自的肽质量指纹图谱（PMF），结果没有匹配数据库中的任何记录，说明malanin为新蛋白质。 本文研究了温度、酸度、有机溶剂、表面活性剂、变性剂及荧光猝灭剂等不同条件下对malanin荧光光谱的影响，旨在准确地表征malanin溶液的构象，为以后更好地研究其结构与功能的关系奠定基础。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- malanin是从云南、广西特有植物蒜头果中分离、纯化出一种新的、具有高细胞毒性的蛋白质.为更清楚地了解其结构与功能的关系，准确地表征malanin溶液的构象变化。本作品研究了温度、酸度、有机溶剂、表面活性剂、变性剂及荧光猝灭剂等不同条件下对malanin荧光光谱的影响，旨在准确地表征malanin溶液的构象，为进一步研究其结构与功能的关系奠定基础。
科学性、先进性及独特之处
- 对malanin的研究是一项原创性的工作，至今无相关资料报道。 Malanin的热稳定性较好，具有明显抑制人宫颈癌细胞、神经瘤细胞、人乳腺癌细胞、人白血病细胞体外增殖的能力，其IC50值分别为0.154、7.71、11.2、15.8nmol/L。此研究成果已申请了一项国家发明专利——用于人类癌症治疗的蒜头果蛋白质（专利号：CN1814621）。
应用价值和现实意义
- Malanin是从我国云南、广西特有植物——蒜头果种子中的分离、纯化出来的一种新的、高毒性蛋白质，对云南植物资源的开发利用有重要意义。 体外抗肿瘤活性测试结果表明，malanin对人宫颈癌HeLa细胞具有非常强的抑制作用，其半致死浓度比广谱抗癌药物顺铂的其毒性强10000倍，说明malanin可作为抗癌药物的先导分子，具有用于免疫毒素治疗癌症的应用前景。
学术论文摘要
- 蒜头果蛋白（malanin）是首次从中国稀有植物蒜头果中分离纯化出的一种具有高细胞毒性的蛋白质。为进一步研究malanin结构与功能的关系，本文用荧光光谱法研究了在温度、酸度、有机溶剂、表面活性剂、变性剂及荧光猝灭剂等不同条件下对malanin溶液构象的变化。实验表明，malanin在天然状态下荧光发射峰位于340nm处，色氨酸（Trp）残基较大程度位于malanin分子的疏水区。十二烷基硫酸钠、异硫氰酸胍、丙烯酰胺和碘化钾的加入均可使malanin的分子构象发生变化，导致分子内Trp残基的荧光猝灭。异硫氰酸胍的加入使Trp残基的荧光发射峰位明显红移，表明位于malanin分子较疏水环境的内Trp残基相对外露。
获奖情况
- 本研究是国家自然科学基金项目《铁青树科植物组织动物细胞毒性蛋白质的分离、纯化和生物化学性质研究》（30360025）、云南省教育厅基金项目《一种新的植物毒素蒜头果蛋白诱导HeLa细胞凋亡的研究》（2007Y40677）和昆明学院校级课题《新的植物毒蛋白(malanin)抗肿瘤活性研究》(z 2008- 008)的一部分研究工作。 本作品未发表，也未参加评奖活动。 本作品参加云南省第五届学生学术科技节终审中荣获云南省自然科学类一等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 蒜头果属于铁青树科蒜头果属，是中国特有单种属稀有植物，国家二级保护树种，广西重点保护野生植物。对蒜头果的研究，国外无资源也无相关研究；国内目前主要集中在蒜头果的开发利用、种质资源调查、育苗技术、营林、濒危机制等方面。 Malanin是首次通过粉碎、抽提、硫酸铵沉淀、疏水层析等分离手段，从蒜头果种仁中分离、纯化出的一种具有高细胞毒性的蛋白质。其分子量为61875Da，由A、B两条肽链通过一对链内二硫键连接而成。 体外抑制肿瘤细胞活性测定表明，malanin对人宫颈癌细胞的半致死浓度比广谱抗癌药物顺铂毒性比顺铂强10000倍，说明该蛋白具有非常强的细胞毒性，可作为抗癌药物的先导分子，具有用于免疫毒素治疗癌症的应用前景。 本作品从不同条件下研究malanin荧光光谱的变化，进一步了解malanin的结构与功能间的关系，准确地表征malanin溶液的构象变化，为进一步研究其结构与功能的关系奠定基础。 主要参考文献： (1)Yan Yuan, Xiaochang Dai, Debin Wang, Xianghui Zeng. Purification, characteriza- tion and cytotoxicity of malanin, a novel plant toxin from the seeds of Malania oleifera [J]. Toxicon, 2009, 54: 121-127. (2)傅立国主编. 中国植物红皮书——稀有濒危植 物(第一册) [M]. 北京: 科学出版社, 1992, 480. (3)Wang J.H., Nie H.L., Tam S.C., Huang H., Zheng Y.T.. Anti-HIV-1 property of trichosanthin correlates with its ribosome inactivating activity. FEBS Letters, 2007, 531: 295-298. (4)王克夷, 孙建忠. 天花粉凝集素的荧光光谱研究[J]．生物化学与生物物理学报
同类课题研究水平概述
- 蒜头果属于铁青树科蒜头果属，是中国特有单种属稀有植物，国家二级保护树种，广西重点保护野生植物，仅分布于广西西部和云南东南部的狭窄地带，其种仁含油率高达51.85%～67.0%，主要成分为油酸、棕榈酸和硬脂酸等，可作润滑油和制皂的原料，是合成麝香酮的理想原料，因此具有较高的经济价值。 国内植物学家认识蒜头果的历史很短。直到1980年，广西植物研究所的李树刚教授才正式发表蒜头果的拉丁名：Malania oleifera，并将它置于铁青树科。蒜头果虽然在种质资源调查、育苗技术、营林、濒危机制等方面取得了重要的研究成果，但对蒜头果的生物化学、分子生物学与细胞生物学等研究至今还无相关资料报道。 Malanin是首次通过粉碎、抽提、硫酸铵沉淀、疏水层析等分离手段，从蒜头果种仁中分离、纯化出的一种具有高细胞毒性的蛋白质。其分子量为61875Da，由A、B两条链通过二硫键连接而成，其A链、B链N-末端序列分别为DYPKLTFTTS和DETCTDEEFN，用NCBI-BLASTP程序对nr数据库和其它蛋白质数据库进行检索，未发现有相同的序列存在，说明蒜头果蛋白是一种新的蛋白质。 Malanin对人宫颈癌细胞的半致死浓度IC50为0.154nmol/L，而广谱抗癌药物顺铂（CDDP）的IC50为1.59mmol/L，其毒性比CDDP强10000倍，说明该蛋白具有非常强的细胞毒性，可作为抗癌药物的先导分子，具有用于免疫毒素治疗癌症的应用前景。 由于malanin是一种新的、具有高抗癌细胞活性的蛋白质，现已申请到了一项国家发明专利——用于人类癌症治疗的蒜头果蛋白质（专利号：CN1814621）。 荧光光谱法是研究蛋白质分子构象的一种有效方法。它能提供包括激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等许多物理参数，这些参数从各个角度反映了分子的成键和结构情况。通过对这些参数的测定，不但可以做一般的定量分析，而且还可以推断蛋白质分子在各种环境下的构象变化，从而阐明蛋白质结构与功能之间的关系。 本作品从不同条件下研究malanin荧光光谱的变化，进一步了解malanin的结构与功能间的关系，准确地表征malanin溶液的构象变化，为进一步研究其结构与功能的关系奠定基础，此研究成果目前无相关资料报道。
