Imperatoxin A;172451 - 37 - 5_氨基酸_Cys_Arg

1. 基本信息

英文名称：Imperatoxin A ，常简称为 IpTxa 。

中文名称：欧前胡素 A（也有译为帝王毒素 A）。

来源：它是一种从非洲帝王蝎（Pandinus imperator）毒液中分离得到的肽毒素 。

氨基酸序列：甘氨酸 - 天冬氨酸 - 半胱氨酸 - 亮氨酸 - 脯氨酸 - 组氨酸 - 亮氨酸 - 赖氨酸 - 精氨酸 - 半胱氨酸 - 赖氨酸 - 丙氨酸 - 天冬酰胺 - 天冬氨酸 - 半胱氨酸 - 半胱氨酸 - 甘氨酸 - 赖氨酸 - 赖氨酸 - 半胱氨酸 - 赖氨酸 - 精氨酸 - 精氨酸 - 甘氨酸 - 苏氨酸 - 天冬酰胺 - 丙氨酸 - 谷氨酸 - 赖氨酸 - 精氨酸 - 半胱氨酸 - 精氨酸 。

单字母序列：G - D - C - L - P - H - L - K - R - C - K - A - N - D - C - C - G - K - K - C - K - R - R - G - T - N - A - E - K - R - C - R 。

展开剩余87%

三字母序列：Gly - Asp - Cys - Leu - Pro - His - Leu - Lys - Arg - Cys - Lys - Ala - Asn - Asp - Cys - Cys - Gly - Lys - Lys - Cys - Lys - Arg - Arg - Gly - Thr - Asn - Ala - Glu - K - R - C - R 。

分子量：约 3.7 kDa ，精确分子量为 3764.37 Da 。

分子式：C₁₄₈H₂₅₄N₅₈O₄₅S₆ 。

等电点：等电点约为 9.5，由于其氨基酸序列中含有较多精氨酸（R）和赖氨酸（K）等碱性氨基酸，使得分子整体呈碱性 。

CAS 号：172451 - 37 - 5 。

供应商：上海楚肽生物科技有限公司

2. 结构信息

Imperatoxin A 由 33 个氨基酸残基组成，通过 3 对二硫键（Cys3 - Cys17、Cys10 - Cys21、Cys16 - Cys32）稳定其结构。这些二硫键的形成促使多肽链折叠成一个紧密且具有特定三维构象的结构 。从整体结构看，Imperatoxin A 呈现出一个相对紧凑的形态，大部分区域具有疏水性，而在分子的一侧极化分布着一簇带正电荷的碱性氨基酸残基（如赖氨酸、精氨酸残基） 。这种独特的结构特征对于其与靶分子的相互作用至关重要，带正电的碱性氨基酸簇可能参与和细胞膜磷脂或靶蛋白上带负电区域的静电相互作用 。通过核磁共振（NMR）等技术解析其溶液结构发现，Imperatoxin A 具有一个短的双链反平行 β - 折叠结构，基于此结构形成了较大的功能性表面积（约 1900 Ų），这一较大的功能表面有助于它与靶标受体（如 ryanodine 受体）高亲和力地结合 。

3. 作用机理及研究进展

作用机理：Imperatoxin A 主要作用于细胞内的钙离子释放通道 ——ryanodine 受体（RyR）。哺乳动物体内存在三种主要的 RyR 亚型，即 RyR1（主要存在于骨骼肌）、RyR2（主要存在于心肌）和 RyR3（在多种组织中均有低水平表达） 。Imperatoxin A 能够特异性地与这些受体结合，增强钙离子从肌浆网向细胞内的流入 。具体来说，它通过与 RyR 上一个不同于 ryanodine 结合位点的单一胞质可接近位点结合，诱导 RyR 产生电压和浓度依赖性的亚电导状态 。在骨骼肌和心肌的 RyR 中，这种结合会改变通道的开放概率，例如增加开放事件的频率并减少关闭状态的持续时间 。此外，Imperatoxin A 与 RyR 结合后，还能够增强 ryanodine 与受体的结合，进一步触发钙离子的释放 。从分子机制层面看，Imperatoxin A 的六个关键氨基酸残基（Leu7、Lys22、Arg23、Arg24、Arg31 和 Arg33）以及其他一些重要残基（如 His6、Lys8 等）共同构成了与 RyR 相互作用的功能表面，这些残基参与 RyR1 激活的过程，且占据了毒素分子除半胱氨酸残基外一半以上的部分 。

研究进展：在基础研究方面，科研人员通过多种实验手段深入探究 Imperatoxin A 与 RyR 相互作用的分子机制。例如，利用定点突变技术制备多种氨基酸残基被替换的 Imperatoxin A 突变体，研究特定氨基酸残基在激活 RyR 过程中的作用。实验发现，某些碱性氨基酸（如 Lys19、Arg23 和 Arg33）的突变会显著降低该肽激活 RyR 的能力；当 Lys8 被丙氨酸取代时，RyR 会出现一种亚电导状态为主导的现象 。在细胞和动物模型研究中，将 Imperatoxin A 应用于完整的心肌细胞，发现高浓度（30 μM）的 Imperatoxin A 可使细胞内钙离子瞬变立即停止；而较低浓度（100 nM）则会先使细胞内钙离子瞬变幅度增加，随后逐渐降低至新的稳态 。在医学应用探索方面，Imperatoxin A 作为一种能够穿透细胞膜并特异性作用于 RyR 的分子，展现出作为新型药物递送载体的潜力 。其可以携带一些原本无法穿透细胞膜的大分子物质跨越质膜，为靶向治疗提供了新的思路 。不过，目前将其应用于临床治疗仍面临诸多挑战，如毒素的安全性、稳定性以及如何精确调控其在体内的作用等问题 。

4. 溶解保存

溶解性：Imperatoxin A 在水中的溶解性相对有限，一般可溶解至 1 - 5 μg/mL 。在一些有机溶剂中，如二甲基亚砜（DMSO），其溶解性较好，可溶解至较高浓度（如 50 - 100 μg/mL） 。由于其分子具有一定的疏水性，在缓冲溶液中，适当调整 pH 值（如 pH 7.4 - 8.0 的生理缓冲液）可能有助于提高其溶解性 。

保存：干粉状态的 Imperatoxin A 应密封保存于 - 20℃或更低温度（如 - 80℃）的环境中，在此条件下，其稳定性较好，可保存数年 。配制成溶液后，若短期使用（1 - 2 周内），可放置于 4℃保存；若需长期保存，则应将溶液分装后置于 - 80℃，以避免反复冻融对其结构和活性造成损害 。

5. 相关多肽

Peptide A：来源于二氢吡啶受体（DHPR）的 II - III 环，与 Imperatoxin A 一样能与骨骼肌 ryanodine 受体（RyR1）相互作用 。但 Peptide A 激活 RyR1 的浓度为微摩尔级别，而 Imperatoxin A 以纳摩尔亲和力即可激活 RyR1 。通过对比研究两者与 RyR1 的作用方式和亲和力差异，有助于深入理解 RyR1 的激活机制以及多肽与受体相互作用的分子基础 。

Chlorotoxin：同样是一种来源于蝎子毒液的多肽 。Chlorotoxin 主要作用于氯离子通道，与 Imperatoxin A 作用的钙离子通道不同 。然而，研究这两种来自相同生物毒液但作用靶点不同的多肽，对于全面了解蝎子毒液多肽的功能多样性以及开发基于多肽的新型治疗药物具有重要意义 。

6. 相关文献

[1] Tripathy A, Resch W, Xu L, Valdivia HH, Meissner G. Imperatoxin A Induces Subconductance States in Ca2+ Release Channels (Ryanodine Receptors) of Cardiac and Skeletal Muscle. Biophys J. 2000 Sep;79(3):1524-36. doi: 10.1016/S0006-3495(00)76696-1. PMID: 10983918; PMCID: PMC1300642.

[2] Corzo G, Escoubas P, Diochot S, Sampieri F, Mourre C, Ménez A. Imperatoxin A, a Cell-Penetrating Peptide from Scorpion Venom, as a Probe of Ca-Release Channels/Ryanodine Receptors. J Biol Chem. 2001 Mar 16;276(11):7951-5. doi: 10.1074/jbc.M008916200. Epub 2000 Dec 22. PMID: 11114118.

[3] Kiyatkin SA, Kashparov VA, Meissner G. Molecular basis of the high-affinity activation of type 1 ryanodine receptors by imperatoxin A. Biochem J. 2003 Sep 15;374(Pt 2):447-55. doi: 10.1042/BJ20030447. PMID: 12885913.

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发布于：湖北省