可兴奋细胞的功能在很大程度上依赖于电压门控钠通道(Nav),这些通道控制着神经、肌肉和心脏细胞等组织的动作电位的产生和传导。Nav通道的活性与多种人类疾病有关,如癫痫、慢性疼痛、心律失常和肌强直。因此,特定Nav通道亚型的药理学调控已成为治疗干预的一种有吸引力的策略(Catterall, 2012; King & Vetter, 2014)。动物毒液,特别是来自海洋生物的毒液,是Nav调节剂的丰富且未充分利用的来源。海葵(刺胞动物门:珊瑚虫纲)产生的肽毒素已知能以高特异性和亲和力与Nav通道相互作用。这些通常大小为3–5 kDa的肽由于含有多个二硫键而具有很高的稳定性,它们通过延迟通道失活或改变激活的电压依赖性来发挥作用(Bosmans & Tytgat, 2007)。其中一些肽已被证明是药物开发的宝贵工具和先导化合物。
Bunodosoma属是这类毒素的已知来源。多项研究强调了海葵毒液的药理学丰富性,尤其是Bunodosoma属,该属以产生调节电压门控离子通道的肽而闻名。从Bunodosoma granulifera海葵中分离出了BgII和BgIII两种钠通道毒素(Goudet et al., 2001)。Zaharenko等人(2008a, 2008b)对最初从Bunodosoma cangicum中描述的cangitoxin进行了表征,并报道了两种新亚型cangitoxin II和III的纯化和功能验证。Oliveira等人(2006)报道了Bunodosoma caissarum毒液中的BcIV肽具有麻痹作用。Salceda等人(2010)发现从Bunodosoma caissarum中分离出的BcIII毒素可以影响大鼠神经元的钠电流动力学。尽管如此,该属内的其他物种在毒素学方面几乎尚未被研究。
Bunodosoma goanense(Vennam & den Hartog, 1993)(图1)原产于印度西海岸和新加坡的潮间带岩石海岸(Vennam and den Hartog, 1993; Fautin et al., 2015),是一种潜在的、但尚未充分探索的基于肽的生物活性物质资源。在本研究中,我们采用转录组学指导的方法来识别和功能表征B. goanense中的Nav活性肽。利用之前组装的该物种转录组(Menezes等人,正在审稿中,登录号GKWR01000000),我们从数据集中挖掘了候选毒素序列,并鉴定出一种与已知海葵钠通道毒素高度相似的肽。这种预测的肽通过双电极电压钳(TEVC)记录和鱼类麻痹生物实验进行了合成和功能验证,证实了其对Nav1.4和Nav1.5亚型的活性。同时,我们从B. goanense中提取了天然毒液,使用色谱技术对其进行分离,并分离出与转录本衍生候选肽具有相同功能特性的活性肽。
类似地,蛋白质组学和转录组学研究鉴定出了几组不同的表达肽毒素,包括神经毒素和蛋白酶抑制剂。一种Kunitz类型的肽ZoaKuz1被预测为电压门控钾通道的阻断剂。功能生物实验在斑马鱼帕金森病模型中证实了其神经保护作用(Liao et al., 2019)。通过整合转录组学、蛋白质组学和肽组学的多组学方法研究了毒液成分,从而鉴定出多种毒素,包括具有神经毒性和止血活性的毒素。这项研究强调了毒液的复杂性以及整合组学在发现新型生物活性化合物方面的有效性(Mazzi et al., 2023)。转录组学研究还发现了新的肽,如U-AITx-Ate1,对其进行了结构表征并在功能实验中进行了测试。这种方法突显了转录组学在识别具有独特结构和生物活性的肽方面的潜力(Elnahriry et al., 2019)。这些研究表明了将转录组数据与功能验证相结合在发现和表征毒液中的新肽方面的有效性。我们的发现为支持海洋毒液作为药理活性肽的丰富来源提供了新的证据,并增进了对Bunodosoma goanense这种先前未被表征的印度海葵物种的毒液组成的理解。