生物毒素在生命科學和生物醫藥研究中的應用
在自然界中，動植物不僅是生命的搖籃，更是化學寶庫。它們體內蘊含著眾多具有獨特生物活性的天然產物，其中相當大的一部分屬于毒素類，這些毒素不僅展示了生命的多樣性和復雜性，更為人類科學研究與醫藥開發提供了寶貴的資源。今天，讓AbMole帶大家一起走進毒素的奇妙世界。高品質抑制劑、細胞因子、人源單抗、天然產物、熒光染料、多肽，盡在AbMole。
一、毒素的多樣性與分類
毒素是生物體在生長代謝過程中產生的對其他生命體的細胞有害的化學物質，廣泛存在于動植物、微生物體內。根據來源和性質的不同，毒素可分為多種類型，包括動物毒素（如蛇毒、蜂毒）、植物毒素（如蓖麻毒素）、細菌毒素（如白喉毒素、肉毒桿菌毒素）和真菌毒素等。這些毒素各具特色，有的可以直接破壞細胞結構，有的則通過干擾生物體內的信號傳導途徑引發疾病。
二、毒素的作用機制
毒素的作用機制復雜多樣，涉及多個生物分子和細胞過程。以細菌毒素為例，外毒素通常通過結合宿主細胞表面的受體，進入細胞內部并干擾其正常功能，如抑制蛋白質合成、破壞細胞膜結構等。而內毒素則主要由革蘭氏陰性菌釋放，通過激活宿主細胞的炎癥反應來發揮作用。此外，一些毒素還具有特定的酶活性，如磷脂酶A2（PLA2）激活劑，能夠催化磷脂的水解反應，進而影響細胞膜的穩定性和細胞信號傳導。
三、毒素在生命科學和醫學研究的應用
1. 信號通路研究：
毒素能夠特異性地結合并干擾細胞內的信號分子或受體，從而改變細胞的信號傳導過程。利用這一特性，科學家們可以研究細胞信號通路的調控機制，揭示疾病發生的分子基礎。例如，某些毒素可用于研究神經遞質受體、離子通道等的功能和調控機制。
2. 疾病模型構建：
通過毒素對細胞的毒性作用，可以構建出各種疾病模型，如神經退行性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤等。這些模型為疾病的研究和治療提供了重要的實驗依據，有助于深入了解疾病的發病機制和治療靶點。
3. 疾病治療
毒素因其獨特的生物活性和作用機制，在重大疾病研究中展現出巨大的潛力。例如，肉毒桿菌毒素已被廣泛應用于神經科、皮膚科等多個領域的研究。此外，一些蛇毒成分也被用于心血管疾病、癌癥等難治性疾病的研究。毒素于疾病中的作用機理一般是幾種方式：
（1）預適應效應：微量的天然生物毒素進入人體后，能夠模擬疾病挑戰，增強身體的適應能力和抵抗力。
（2）調節免疫力：毒素醫學通過調節免疫系統，使其可以更好地識別和抵御病原體，為身體構建起一道堅固的防線。
（3）回調失控的信號通路：疾病的發生往往伴隨著細胞內信號通路的紊亂和失調。毒素通過精準干預這些失控的信號通路，使其重回正常軌道，恢復細胞的正常代謝和功能。
（4）促進自我修復：人體本身具有強大的自我修復能力，但在疾病狀態下這種能力往往受到抑制。毒素可激活和喚醒這一內在的修復機制，從根本上治愈疾病。
4. 藥物研發
毒素作為新藥研發的重要來源，為研發人員提供了豐富的候選分子。通過對毒素結構及其作用機制的研究，可以設計出具有特定藥理作用的新藥。例如，利用白喉毒素的A鏈與多種癌癥細胞抗體連接，研制出靶向抗癌藥物，實現了對腫瘤細胞的精準打擊。AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。
四、熱門研究用毒素產品
1. GsMTx4蜘蛛毒素
有研究表明蜘蛛毒素具有一定的止痛功能，其機制主要涉及對離子通道的抑制，例如狒狒蜘蛛的毒液中有一種被稱為Pm1a的多肽，Pm1a可以打開傷者的鈉離子通道，同時關閉鉀離子通道，這樣傷者就不會持續感覺疼痛，這可用于止痛藥的開發。Piezo通道是一個多功能的機械敏感的陽離子通道, 在痛覺、觸覺、血壓調節、聽覺等過程中發揮重要作用，目前在蜘蛛的毒液中分離出了一種毒素多肽GsMTx4， 作為目前唯一特異性靶向Piezo通道的抑制劑，GsMTx4是研究Piezo通道生理結構和相關機制以及進行合理藥物設計的重要分子工具。
蜘蛛毒性肽的結構和功能[1]
2. Melittin蜂毒肽
蜂毒肽Melittin，作為蜂毒中的主要活性成分之一，其獨特的結構和功能使其在生物醫藥領域脫穎而出。蜂毒肽由 26 個氨基酸組成，具有強大的抗菌、抗炎和抗腫瘤活性。蜂毒肽Apamin可以用于研究生物膜與蛋白質之間的相互作用。Apamin也被用作磷脂酶A2（PLA2）的活化劑，此外Apamin還是一種獨特的致痛物質，Apamin可影響軀體感覺系統的神經元可塑性。
蜂毒肽的抗腫瘤功能[2]
3. Methoxsalen甲氧沙林 (MOP)
Methoxsalen，甲氧沙林又名花椒毒素，也被稱為8-Methoxypsoralen、Xanthotoxin或8-MOP，是一種從多種植物中分離出來的天然物質，Methoxsalen的主要來源包括花椒、Ammi majus的種子以及補骨脂等植物。Ammi majus屬于補骨脂素或呋喃香豆素類化合物家族，具有光活化特性。Methoxsalen被發現是一種P450抑制劑，此外Methoxsalen還能夠與DNA共價結合并交聯，特別是在紫外線照射下，Methoxsalen能優先與DNA中的鳥嘌呤和胞嘧啶部分結合，導致DNA的交聯，從而抑制DNA的合成和功能。目前Methoxsalen主要應用于多種皮膚病的研究。
4. Okadaic acid岡田酸 (OA)
Okadaic acid（岡田酸或軟海綿酸）是一種海洋生物毒素。Okadaic acid是一種非競爭性、選擇性和可逆的絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白磷酸酶（PP）抑制劑。Okadaic acid能夠抑制多種蛋白磷酸酶，包括PP1、PP2A、PP3、PP4和PP5，其中對PP2A的親和力最顯著。Okadaic acid還具有誘導細胞凋亡的能力，此外，Okadaic acid還能夠引起tau蛋白的過度磷酸化，這是導致神經退行性疾病如阿爾茨海默病的一個重要病理過程。
5. 霍亂毒素Cholera toxin
Cholera toxin（霍亂毒素）主要來源于霍亂弧菌（Vibrio cholerae），能夠產生包括霍亂毒素在內的多種毒素。Cholera toxin在細胞內催化促鳥嘌呤核苷酸結合蛋白Gsα的ADP核糖基化，從而激活腺苷酸環化酶（adenylate cyclase）。這一過程導致細胞內環狀AMP（cAMP）水平顯著升高，進而引發一系列生理反應。由于Cholera toxin在結構和功能上的獨特性，它已成為生物學和醫學研究的重要工具。例如，在研究細胞信號轉導、免疫調節以及開發新型疫苗和藥物等方面，霍亂毒素都發揮著重要作用。
6. Zearalenone玉米赤霉烯酮 (ZEA)
Zearalenone，又稱玉米赤霉烯酮或F-2毒素，是一種由鐮刀菌屬（Fusarium）產生的真菌毒素，主要存在于谷物中，如玉米、小麥、大麥等。Zearalenone是一種非甾體雌激素霉菌毒素，Zearalenone對雌激素受體有激動作用，能夠模擬雌激素在生物體內的部分功能。此外，Zearalenone還是一種植物生長的調節劑。
7. Teniposide替尼泊苷 (VM-26，EPT)
替尼泊苷（Teniposide，Vumon，VM-26）是一種從三尖杉屬植物中提取的具有抗癌作用的生物酯堿。Teniposide是表鬼臼毒的半合成衍生物，具有獨特的化學結構和生物活性。Teniposide是一種拓撲異構酶II的抑制劑，可以引起DNA鍵的單股性和雙股性斷裂。
8. Deoxynivalenol脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）
Deoxynivalenol，也被稱為脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）或嘔吐毒素，是一種由禾谷鐮刀菌等真菌產生的次生代謝產物。Deoxynivalenol是一種MAPKs的激動劑，Deoxynivalenol主要通過激活MAPKs等細胞信號轉導通路以及線粒體介導細胞凋亡途徑而發揮功能——抑制蛋白質合成、誘導細胞凋亡等。
9. Fumonisin B1伏馬毒素B1（FB1）
Fumonisin B1（伏馬毒素B1，簡稱FB1）是一種由特定鐮刀菌屬真菌產生的霉菌毒素。Fumonisin B1是sphingosine N-acyltransferase（神經酰胺合酶）的有效抑制劑，能夠破壞鞘脂的從頭生物合成。鞘脂是質膜的關鍵成分，其合成受阻會影響細胞膜的完整性和功能。Fumonisin B1還抑制蛋白質絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶（PPs），包括PP1、PP2A、PP2B、PP2C和PP5/T/K/H等，其中對PP5的抑制效果最為顯著。這種抑制作用可能進一步影響細胞的信號轉導和代謝過程。目前Fumonisin B1主要用于脂質代謝研究和細胞信號轉導研究。
10. 蝎毒Chlorotoxin（CTX）
蝎毒Chlorotoxin是一種氯離子通道 (chloride channel) 阻斷劑，具有抗癌作用。近期還有文獻表明蝎子毒液的非蛋白組分氯代毒素(CLTX)，可引導T細胞靶向腦腫瘤細胞。
蝎毒多肽的結構和在人機疾病治療研究領域中的應用[3]
五、總結
毒素作為生命科學領域的重要研究對象，其獨特的作用機制和廣泛的應用價值為疾病治療、藥物研發、科學研究等多個方面提供了寶貴的資源和思路。相信未來毒素的應用會更加廣泛和深入，AbMole擁有大量品類全且質量優的毒素助力大家的研究，AbMole為您推薦：
[1] GUO R, GUO G, WANG A, et al. Spider-Venom Peptides: Structure, Bioactivity, Strategy, and Research Applications [J]. Molecules (Basel, Switzerland), 2023, 29(1).
[2] PANDEY P, KHAN F, KHAN M A, et al. An Updated Review Summarizing the Anticancer Efficacy of Melittin from Bee Venom in Several Models of Human Cancers [J]. Nutrients, 2023, 15(14).
[3] XIA Z, HE D, WU Y, et al. Scorpion venom peptides: Molecular diversity, structural characteristics, and therapeutic use from channelopathies to viral infections and cancers [J]. Pharmacological research, 2023, 197: 106978.
一、毒素的多樣性與分類
毒素是生物體在生長代謝過程中產生的對其他生命體的細胞有害的化學物質，廣泛存在于動植物、微生物體內。根據來源和性質的不同，毒素可分為多種類型，包括動物毒素（如蛇毒、蜂毒）、植物毒素（如蓖麻毒素）、細菌毒素（如白喉毒素、肉毒桿菌毒素）和真菌毒素等。這些毒素各具特色，有的可以直接破壞細胞結構，有的則通過干擾生物體內的信號傳導途徑引發疾病。
二、毒素的作用機制
毒素的作用機制復雜多樣，涉及多個生物分子和細胞過程。以細菌毒素為例，外毒素通常通過結合宿主細胞表面的受體，進入細胞內部并干擾其正常功能，如抑制蛋白質合成、破壞細胞膜結構等。而內毒素則主要由革蘭氏陰性菌釋放，通過激活宿主細胞的炎癥反應來發揮作用。此外，一些毒素還具有特定的酶活性，如磷脂酶A2（PLA2）激活劑，能夠催化磷脂的水解反應，進而影響細胞膜的穩定性和細胞信號傳導。
三、毒素在生命科學和醫學研究的應用
1. 信號通路研究：
毒素能夠特異性地結合并干擾細胞內的信號分子或受體，從而改變細胞的信號傳導過程。利用這一特性，科學家們可以研究細胞信號通路的調控機制，揭示疾病發生的分子基礎。例如，某些毒素可用于研究神經遞質受體、離子通道等的功能和調控機制。
2. 疾病模型構建：
通過毒素對細胞的毒性作用，可以構建出各種疾病模型，如神經退行性疾病、自身免疫性疾病、腫瘤等。這些模型為疾病的研究和治療提供了重要的實驗依據，有助于深入了解疾病的發病機制和治療靶點。
3. 疾病治療
毒素因其獨特的生物活性和作用機制，在重大疾病研究中展現出巨大的潛力。例如，肉毒桿菌毒素已被廣泛應用于神經科、皮膚科等多個領域的研究。此外，一些蛇毒成分也被用于心血管疾病、癌癥等難治性疾病的研究。毒素于疾病中的作用機理一般是幾種方式：
（1）預適應效應：微量的天然生物毒素進入人體后，能夠模擬疾病挑戰，增強身體的適應能力和抵抗力。
（2）調節免疫力：毒素醫學通過調節免疫系統，使其可以更好地識別和抵御病原體，為身體構建起一道堅固的防線。
（3）回調失控的信號通路：疾病的發生往往伴隨著細胞內信號通路的紊亂和失調。毒素通過精準干預這些失控的信號通路，使其重回正常軌道，恢復細胞的正常代謝和功能。
（4）促進自我修復：人體本身具有強大的自我修復能力，但在疾病狀態下這種能力往往受到抑制。毒素可激活和喚醒這一內在的修復機制，從根本上治愈疾病。
4. 藥物研發
毒素作為新藥研發的重要來源，為研發人員提供了豐富的候選分子。通過對毒素結構及其作用機制的研究，可以設計出具有特定藥理作用的新藥。例如，利用白喉毒素的A鏈與多種癌癥細胞抗體連接，研制出靶向抗癌藥物，實現了對腫瘤細胞的精準打擊。AbMole是ChemBridge中國區官方指定合作伙伴。
四、熱門研究用毒素產品
1. GsMTx4蜘蛛毒素
有研究表明蜘蛛毒素具有一定的止痛功能，其機制主要涉及對離子通道的抑制，例如狒狒蜘蛛的毒液中有一種被稱為Pm1a的多肽，Pm1a可以打開傷者的鈉離子通道，同時關閉鉀離子通道，這樣傷者就不會持續感覺疼痛，這可用于止痛藥的開發。Piezo通道是一個多功能的機械敏感的陽離子通道, 在痛覺、觸覺、血壓調節、聽覺等過程中發揮重要作用，目前在蜘蛛的毒液中分離出了一種毒素多肽GsMTx4， 作為目前唯一特異性靶向Piezo通道的抑制劑，GsMTx4是研究Piezo通道生理結構和相關機制以及進行合理藥物設計的重要分子工具。
蜘蛛毒性肽的結構和功能[1]
2. Melittin蜂毒肽
蜂毒肽Melittin，作為蜂毒中的主要活性成分之一，其獨特的結構和功能使其在生物醫藥領域脫穎而出。蜂毒肽由 26 個氨基酸組成，具有強大的抗菌、抗炎和抗腫瘤活性。蜂毒肽Apamin可以用于研究生物膜與蛋白質之間的相互作用。Apamin也被用作磷脂酶A2（PLA2）的活化劑，此外Apamin還是一種獨特的致痛物質，Apamin可影響軀體感覺系統的神經元可塑性。
蜂毒肽的抗腫瘤功能[2]
3. Methoxsalen甲氧沙林 (MOP)
Methoxsalen，甲氧沙林又名花椒毒素，也被稱為8-Methoxypsoralen、Xanthotoxin或8-MOP，是一種從多種植物中分離出來的天然物質，Methoxsalen的主要來源包括花椒、Ammi majus的種子以及補骨脂等植物。Ammi majus屬于補骨脂素或呋喃香豆素類化合物家族，具有光活化特性。Methoxsalen被發現是一種P450抑制劑，此外Methoxsalen還能夠與DNA共價結合并交聯，特別是在紫外線照射下，Methoxsalen能優先與DNA中的鳥嘌呤和胞嘧啶部分結合，導致DNA的交聯，從而抑制DNA的合成和功能。目前Methoxsalen主要應用于多種皮膚病的研究。
4. Okadaic acid岡田酸 (OA)
Okadaic acid（岡田酸或軟海綿酸）是一種海洋生物毒素。Okadaic acid是一種非競爭性、選擇性和可逆的絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白磷酸酶（PP）抑制劑。Okadaic acid能夠抑制多種蛋白磷酸酶，包括PP1、PP2A、PP3、PP4和PP5，其中對PP2A的親和力最顯著。Okadaic acid還具有誘導細胞凋亡的能力，此外，Okadaic acid還能夠引起tau蛋白的過度磷酸化，這是導致神經退行性疾病如阿爾茨海默病的一個重要病理過程。
5. 霍亂毒素Cholera toxin
Cholera toxin（霍亂毒素）主要來源于霍亂弧菌（Vibrio cholerae），能夠產生包括霍亂毒素在內的多種毒素。Cholera toxin在細胞內催化促鳥嘌呤核苷酸結合蛋白Gsα的ADP核糖基化，從而激活腺苷酸環化酶（adenylate cyclase）。這一過程導致細胞內環狀AMP（cAMP）水平顯著升高，進而引發一系列生理反應。由于Cholera toxin在結構和功能上的獨特性，它已成為生物學和醫學研究的重要工具。例如，在研究細胞信號轉導、免疫調節以及開發新型疫苗和藥物等方面，霍亂毒素都發揮著重要作用。
6. Zearalenone玉米赤霉烯酮 (ZEA)
Zearalenone，又稱玉米赤霉烯酮或F-2毒素，是一種由鐮刀菌屬（Fusarium）產生的真菌毒素，主要存在于谷物中，如玉米、小麥、大麥等。Zearalenone是一種非甾體雌激素霉菌毒素，Zearalenone對雌激素受體有激動作用，能夠模擬雌激素在生物體內的部分功能。此外，Zearalenone還是一種植物生長的調節劑。
7. Teniposide替尼泊苷 (VM-26，EPT)
替尼泊苷（Teniposide，Vumon，VM-26）是一種從三尖杉屬植物中提取的具有抗癌作用的生物酯堿。Teniposide是表鬼臼毒的半合成衍生物，具有獨特的化學結構和生物活性。Teniposide是一種拓撲異構酶II的抑制劑，可以引起DNA鍵的單股性和雙股性斷裂。
8. Deoxynivalenol脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）
Deoxynivalenol，也被稱為脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）或嘔吐毒素，是一種由禾谷鐮刀菌等真菌產生的次生代謝產物。Deoxynivalenol是一種MAPKs的激動劑，Deoxynivalenol主要通過激活MAPKs等細胞信號轉導通路以及線粒體介導細胞凋亡途徑而發揮功能——抑制蛋白質合成、誘導細胞凋亡等。
9. Fumonisin B1伏馬毒素B1（FB1）
Fumonisin B1（伏馬毒素B1，簡稱FB1）是一種由特定鐮刀菌屬真菌產生的霉菌毒素。Fumonisin B1是sphingosine N-acyltransferase（神經酰胺合酶）的有效抑制劑，能夠破壞鞘脂的從頭生物合成。鞘脂是質膜的關鍵成分，其合成受阻會影響細胞膜的完整性和功能。Fumonisin B1還抑制蛋白質絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶（PPs），包括PP1、PP2A、PP2B、PP2C和PP5/T/K/H等，其中對PP5的抑制效果最為顯著。這種抑制作用可能進一步影響細胞的信號轉導和代謝過程。目前Fumonisin B1主要用于脂質代謝研究和細胞信號轉導研究。
10. 蝎毒Chlorotoxin（CTX）
蝎毒Chlorotoxin是一種氯離子通道 (chloride channel) 阻斷劑，具有抗癌作用。近期還有文獻表明蝎子毒液的非蛋白組分氯代毒素(CLTX)，可引導T細胞靶向腦腫瘤細胞。
蝎毒多肽的結構和在人機疾病治療研究領域中的應用[3]
五、總結
毒素作為生命科學領域的重要研究對象，其獨特的作用機制和廣泛的應用價值為疾病治療、藥物研發、科學研究等多個方面提供了寶貴的資源和思路。相信未來毒素的應用會更加廣泛和深入，AbMole擁有大量品類全且質量優的毒素助力大家的研究，AbMole為您推薦：
| 產品名稱 | 目錄號 | 產品描述 |
| GsMTx4 | M10039 | Piezo和TRP通道抑制劑 |
| Melittin | M49432 | PLA2激活劑 |
| Methoxsalen | M3351 | P450抑制劑 |
| Okadaic acid | M5195 | PP 1/2A抑制劑 |
| Cholera toxin | M54735 | AC激活劑 |
| Zearalenone | M14982 | 雌激素受體激動劑 |
| Teniposide | M3313 | 拓撲異構酶II抑制劑 |
| Deoxynivalenol | M14969 | MAPKs激動劑 |
| Fumonisin B1 | M27868 | Cer合酶抑制劑 |
| Chlorotoxin | M14207 | 氯離子通道阻斷劑 |
| 4'-Demethylepipodophyllotoxin | M4780 | 微管組裝抑制劑 |
| Podofilox | M3496 | 有絲分裂抑制劑 |
| Fumitremorgin C | M7810 | ABCG2/BRCP抑制劑 |
| α-Conotoxin AuIB | M49428 | nAChR拮抗劑 |
| 3-Methyl-2-oxovaleric acid | M57281 | OGDH抑制劑 |
| Apamin | M53944 | SK通道阻斷劑 |
| Piericidin A | M29785 | complex I抑制劑 |
| Cantharidin | M4562 | 蛋白磷酸酶抑制劑 |
| Naspm | M14229 | CP-AMPA受體拮抗劑 |
| Cytochalasin C | M57264 | actin聚合抑制劑 |
| p-Cresyl sulfate potassium | M55553 | 促炎劑&MAPKs激動劑 |
| Daunorubicin | M2327 | 拓撲異構酶II抑制劑 |
| 6-Hydroxydopamine | M7832 | PD/ADHD誘導劑 |
| Paxilline | M7103 | BK通道/SERCA抑制劑 |
| Enniatin B1 | M39049 | ACAT/ERK抑制劑 |
本文所述產品均僅供科學研究使用
參考文獻[1] GUO R, GUO G, WANG A, et al. Spider-Venom Peptides: Structure, Bioactivity, Strategy, and Research Applications [J]. Molecules (Basel, Switzerland), 2023, 29(1).
[2] PANDEY P, KHAN F, KHAN M A, et al. An Updated Review Summarizing the Anticancer Efficacy of Melittin from Bee Venom in Several Models of Human Cancers [J]. Nutrients, 2023, 15(14).
[3] XIA Z, HE D, WU Y, et al. Scorpion venom peptides: Molecular diversity, structural characteristics, and therapeutic use from channelopathies to viral infections and cancers [J]. Pharmacological research, 2023, 197: 106978.
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