蓖麻毒蛋白
蓖麻毒蛋白（英语：Ricin）是从蓖麻籽中所萃取出来的一种毒性蛋白质，几乎对所有的真核细胞都具有杀伤作用。蓖麻毒蛋白的纯品是一种白色粉末或结晶体，无味，可溶于稀酸或盐类，不溶于苯、甲苯、乙醇、乙醚、三氯甲烷等有机溶剂，干热时具有良好的稳定性。蓖麻毒蛋白存在多种类型,如结晶型、B-型、D型、E型、T3型、G型等，不同类型的蓖麻毒蛋白毒性不尽相同，其中以D型的毒性最大[1]。
| 蓖麻毒蛋白 (Ricin) | |
|---|---|
| |
| 蓖麻毒素结构。A链为蓝色、B链为橙色。 | |
| 标识 | |
| 生物 | |
| 符号 | RCOM_2159910 |
| Entrez | 8287993 |
| RefSeq （mRNA） | XM_002534603.1 |
| RefSeq （蛋白质） | XP_002534649.1 |
| UniProt | P02879 |
| 其他数据 | |
| EC number | 3.2.2.22 |
| 染色体 | whole genome: 0 - 0.01 Mb |
| 核糖体失活蛋白(蓖麻毒素A链) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 鉴定 | |||||||||
| 标志 | RIP | ||||||||
| Pfam | PF00161（旧版） | ||||||||
| InterPro | IPR001574 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00248 | ||||||||
| SCOP | 1paf / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| 蓖麻毒素型β-三叶凝集素结构域(蓖麻毒素B链) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 鉴定 | |||||||||
| 标志 | ? | ||||||||
| Pfam | PF00652（旧版） | ||||||||
| Pfam宗系 | CL0066（旧版） | ||||||||
| PROSITE | IPR000772 | ||||||||
| SCOP | 1abr / SUPFAM | ||||||||
| CAZy | CBM13 | ||||||||
| |||||||||
此种毒素对人类的平均致死量为0.2毫克，但也有一些文献记载的剂量较高[2]。蓖麻毒蛋白具有糖苷酶活性，作用于真核细胞的核糖体RNA，使其降解，从而阻止蛋白质合成，导致细胞的死亡，进而对生物体造成伤害。研究显示，8颗蓖麻种子的毒素可对一名成人产生毒性[3]。不过在已知纪录中，因摄取植物种子而死亡的案例并不多见[4]。自然界中还存在某些类似蓖麻毒的毒素，例如鸡母珠中的鸡母珠毒素（Abrin）。
中毒症状与治疗方式
蓖麻毒蛋白在吞咽、注射以及吸入等情形下具有毒性。中毒症状则依接触量与接触方式而有所不同。吸入蓖麻毒者可能在8小时后才会产生中毒症状，首先出现呼吸窘迫、发烧、咳嗽、恶心与胸闷，之后大量出汗并造成肺水肿，最后可能在低血压及呼吸衰竭中身亡[2]。吞咽者则可能在6小时内出现症状，其中包括带血呕吐与腹泻，并使中毒者脱水，几天后可能因为器官衰竭而死亡[2]。由于中毒后需要一段时间才会显现出症状，而且许多症状类似其他疾病，因此当中毒者得知自己中毒时常为时已晚[5]。若是中毒者在3到5天之后仍未死亡，则通常会康复[2]。
目前并无任何蓖麻毒专用的解毒剂，不过已经有疫苗发展出来[6][5]。此外也可使用对症疗法及支持疗法进行救治。根据中毒方式，有不同的治疗方法，例如帮助呼吸、透过注射方式将液体注入静脉，以及针对中毒产生的癫痫与低血压进行治疗，或是利用活性碳洗胃。如果是眼睛接触，则以清水冲洗[2]。
毒素构造与作用机制
蓖麻毒蛋白是一种异源二聚体糖蛋白[7]。包含两条具有不同氨基酸序列的蛋白质链，分别重约30kDA，两蛋白质链之间以双硫键相连。除此之外，还有两种不同长度的糖分子支链接合于其上[8]。两条蛋白质链如下：
分离纯化
蓖麻毒蛋白的分离纯化工艺主要可以分为两步完成，一是蓖麻毒蛋白的粗提取，二是蓖麻毒蛋白的提纯。根据蓖麻毒蛋白可溶于稀酸或者盐溶液的性质，一般采用稀酸或者盐溶液来提取蓖麻毒蛋白。Nicosion等采用PBS缓冲体系进行抽提并用硫酸铵进行盐析，此方法被广泛采用。蓖麻毒蛋白的纯化工艺主要利用蓖麻毒蛋白对D-半乳糖的特异性结合性质，采用Sepharose琼脂糖凝胶进行亲和层析，并使用D-半乳糖溶液进行洗脱制得蓖麻毒蛋白的纯品。
蓖麻籽中含有35~57%的蓖麻油，会对蓖麻毒蛋白的分离纯化过程带来很大的影响，因此生产中需要进行除油。一般方法是将蓖麻籽进行压榨，然后用乙醚等有机溶剂进行萃取除油。
用途
生物与化学武器
美国曾在第一次世界大战期间研究蓖麻粗毒的潜在军事用途，当时的构想包括以爆炸法分散蓖麻粗毒，或是将其包覆于弹药外壳。研究后来并没有充分进行；而在子弹或炮弹外壳包覆毒素的途径，则违反了1899年的海牙公约。到了二次大战时期，美国、英国与加拿大开始研究蓖麻毒素与集束炸弹配伍后的战斗效果，并证明35%的蓖麻粗毒-四氯化碳悬浮液系最佳载荷。不过经过测试之后，他们发现其经济效益比使用光气更差。
蓖麻毒蛋白可经呼吸道吸入导致人员中毒，但作用缓慢；在沙林、VX等已能大量生产的条件下，蓖麻毒素作为毒剂应用的可能性不大，然而对工业水平不高而原料丰富的国家而言仍可考虑用作战剂。
苏联特务机关KGB在冷战时期曾将蓖麻毒用来作为生物武器。1978年9月7日，保加利亚异议人士乔治·马可夫在英国伦敦被保加利亚秘密警察以伪装成雨伞的特种枪械击中，在高压气体的驱动下，封有0.45mg蓖麻毒蛋白的铱金小球得以侵入目标体内[5]，从而使马可夫中毒，并于3天后身亡。他的死因是在验尸之后才为人所知，可能的凶手是保加利亚的秘密警察，而毒素可能来自KGB的支援。在稍早，一名苏联异议人士亚历山大·索尔仁尼琴，也曾在与KGB探员接触之后出现类似于蓖麻毒中毒的症状[11]。
在1972年的生物武器公约及1997年的禁止化学武器公约中，蓖麻毒皆被收录于附表1化学品（schedule 1）列管名单当中。
潜在医疗用途
蓖麻毒或其他相似毒素称为免疫毒素（immunotoxins），由于这类蛋白质一方面可以和细胞膜上特定分子结合，一方面又能进入细胞中抑制蛋白质合成，因此具有用来辨识、侵入并杀死特定细胞（如癌细胞）的可能性。由于可以辨识特定细胞，使这一类的蛋白质不会有传统化学治疗缺乏专一性的缺陷[12]。除了癌症之外，也有用来治疗病毒或寄生虫感染的可能性[13]。而且这类毒素在生产上较为便宜[14]。
蓖麻毒本身与单克隆抗体（可用来作为蛋白质对特定类型细胞的辨识依据）的结合相当有效，且对多种类型的淋巴瘤与白血病具有医疗上的活性[15]。不过其使用剂量会因为一种称为血管渗漏症候群（vascular leak syndrome）的副作用而有所限制[15]。
流行文化
参考来源
- ^ 李楠，黎继烈，朱晓媛．蓖麻毒蛋白的研究进展．中国油脂．2013,38(6):24-27
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Facts About Ricin 互联网档案馆的存档，存档日期2009-05-05.
- ^ Wedin GP, Neal JS, Everson GW, Krenzelok EP. Castor bean poisoning. The American journal of emergency medicine. 1986, 4 (3): 259–61. PMID 3964368.
- ^ Aplin PJ, Eliseo T. Ingestion of castor oil plant seeds. Med. J. Aust. 1997, 167 (5): 260–1. PMID 9315014.
- ^ 5.0 5.1 5.2 Ricin vaccine 'shown to be safe'. [2007-10-12]. （原始内容存档于2021-01-18）.
- ^ Vaccine for ricin toxin developed at Detrick lab Archive.is的存档，存档日期2012-05-24
- ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 Morris KN, Wool IG. Determination by systematic deletion of the amino acids essential for catalysis by ricin A chain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1992, 89: 4869–4873.
- ^ PDB 2aai. [2007-10-11]. （原始内容存档于2017-12-31）.
- ^ Alexander A. Szewczak, Peter B. Moore, Yuen-Ling Chan and Ira G. Wool. The conformation of the sarcin/ricin loop from 28S ribosomal RNA for catalysis by ricin A chain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993, 90: 9581–9585.
- ^ 致命蛋白质的昨是今非[永久失效链接]
- ^ D.M. Thomas, Alexander Solzhenitsyn: A Century in His Life, 368-378
- ^ 导向毒素[永久失效链接]
- ^ Ricin-like toxin variants for treatment of cancer, viral or parasitic infections. United States Patent 7247715. [2007-10-12]. （原始内容存档于2020-04-11）.
- ^ I Pastan and D FitzGerald. Recombinant toxins for cancer treatment. Science. 1991, 254 (5035): 1174–1177. doi:10.1126/science.1683495.
- ^ 15.0 15.1 Kreitman, Robert J. and Pastan, Ira. Immunotoxins in the treatment of hematologic malignancies. Curr Drug Targets. 2006, 7 (10): 1301–11. doi:10.2174/138945006778559139.