半夏蛋白及其基因研究进展

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1、半夏蛋白及其基因研究进展　　5小结与展望　　半夏蛋白作为半夏类药材中的主要药效成分，具有其特定的化学和生物学特性，可以应用到生物化学，细胞生物学，免疫学，医学，药学，基因工程和植物保护等多个方面。目前，半夏蛋白的各种生物学特性、生理功能已基本明确，但仍有许多问题亟待解决。加大对半夏蛋白在抗早孕、抗肿瘤、抗虫方面的药理作用机制的研究，以此期望能开发出新型的避孕、抗癌药物和植物源农药都具有非常重要的意义，这将为单味中药开发及新药开发提供了途径。同时，很有必要对半夏蛋白基因工程方面进行深入研究，利用基因工程方法来获取半夏蛋白将是一种有

2、效途径，可以快速的、大规模的生产半夏蛋白，这为半夏蛋白走向临床应用提供思路和技术。【参考作者：徐陶，杜娟，谢丽霞，李尚伟【摘要】　　半夏蛋白是一种从半夏属块茎中分离纯化出的植物蛋白，它是能与甘露糖专一结合的植物凝集素。半夏蛋白具凝血、抗生育、抗肿瘤、杀虫等多种生物学功能。文章综述了半夏蛋白的分离提取、成分结构和性质及其基因工程方面的研究现状，并对半夏蛋白的利用现状和前景也做了简单的论述。【关键词】半夏蛋白；凝集素；抗生育；抗肿瘤；抗虫；基因工程　　半夏是我国重要的中药材，其入药首载于《神农本草经》，主要以块茎入药，具有抗早孕、抗

3、肿瘤、镇咳、抗溃疡、抗心律失常、降血脂、镇静催眠、解毒抗炎等药理作用。另外，在我国民间也有作为杀虫剂使用的记载。半夏的化学成分有半夏蛋白、生物碱、半夏淀粉、甾醇类、氨基酸、挥发油、芳香族成分、有机酸类、黄酮类、鞣质以及多种微量元素等［1～3］，半夏蛋白是半夏的主要药效成分之一。　　半夏蛋白(pinellin)是一种从半夏属块茎中分离纯化出来的植物蛋白，它是一种植物凝集素，能与甘露糖专一性结合，具有凝血、抗肿瘤、抗生育、杀虫等重要的药理作用，已成为近年来研究的热点。　　1半夏蛋白的分离与纯化　　最早研究半夏蛋白分离提取的是20世纪

4、80年代陶宗晋等［4］，其所采用的硫酸铵盐析与温差结晶相结合的方法被认为是提取半夏蛋白的经典之作。其操作步骤是榨取三叶半夏块茎鲜汁，冻融去除不溶物；加饱和的硫酸铵沉淀，在室温下盐析后过滤，再经透析处理，溶液置于10℃过夜，离心得到蛋白质溶液；然后在28～30℃下结晶，24h开始出现晶体，一星期便可完全结晶；将所得结晶蛋白用硫酸铵透析平衡去除去沉淀，再用磷酸缓冲液透析,在室温下半夏蛋白晶体便可沿透析袋壁析出。　　首次从掌叶半夏中提取出半夏蛋白的是上海医科大学的孙光星等［5］，其方法与前不同的是利用了有机溶剂分离沉淀法。首先将块茎洗

5、净去皮用生理盐水匀浆，离心所得上清液冷却至4℃后，加入2倍体积4℃丙酮进行沉淀；所得粗蛋白溶解于0.9%NaCl溶液后，在4℃下对蒸馏水透析48h，离心除去沉淀得上清液；最后用冰冻真空干燥得到半夏蛋白。　　王克夷等［6］在陶宗晋的方法基础上，用固定化猪甲状腺球蛋白柱亲和层析，从一次结晶的三叶半夏蛋中得到了纯化的半夏蛋白。经分析表明此种蛋白与陶宗晋所得的半夏蛋白相似，具有很好的凝血活性，并称之为半夏凝集素(Pinelliaternatelectin,PTL)。　　2半夏蛋白的一般性质　　目前，主要采用凝胶渗透色谱分析、光谱测定、S

6、DS-聚丙烯酰胺凝胶、圆二色性等技术对半夏蛋白的成分结构和性质进行了的研究。研究表明半夏蛋白的分子量约为44kD，含有两个色氨酸，两个酪氨酸和一对二硫键；它可以解聚成四个亚基，各亚基之间以氢键彼此连接维持稳定的构象，其N-端存在着多个氨基酸残基，不含己糖。从掌叶半夏中提取的半夏蛋白却含有18种氨基酸，其中天冬氨酸含量高，半胱氨酸含量较低，氨基末端为丙氨酸，其pI值在4.3至8.15之间，具有较强的热稳定性和抗酶解能力［3，4，7］。　　半夏蛋白中α-螺旋含量较少，β-折叠和β-转角含量较多，一定浓度的SDS能使α-螺旋的含量急剧

7、增加，认为是它们构成了半夏蛋白的主要骨架。6mol/L盐酸胍可使半夏蛋白解聚，又可以用递减式分步透析法使变性解聚的半夏蛋白重天然化，且重天然化的半夏蛋白分子大小、亚基结构、肽键构型和生物活性也保持不变［7，8］。　　半夏蛋白的紧密结构及晶体结构是由分子中的氢键、二硫键、范德华力等多种次级键共同维系的，故具有较强的热稳定性和抗酶解能力。然而，半夏蛋白的真实空间构象与功能的关系，各亚基在聚集体中的空间排列以及亚基之间的接触位点和作用等诸多的问题还需更深入的研究。　　3半夏蛋白的生物学功能　　3.1半夏蛋白的凝集活性半夏蛋白具有凝血和

8、凝集细胞的生物活性，且存在着种属专一性和细胞类别专一性。半夏蛋白只能凝集羊、狗、猫、兔、大鼠、小鼠等红细胞，对人、猪、猴、龟、蟾蜍、鳝的红细胞不具凝集作用，且对不同动物的凝集滴度存在着细小的差别。半夏蛋白也能与许多细胞结合，但只对小鼠脾细胞、艾氏腹水癌和腹水型肝