Construction of eco-biosensor and its potential application for highly selective, sensitive and fast detection of viscumin

[Highly toxic type Ⅱ ribosome-inactivating proteins ricin and abrin and their detection methods: a review]

Ⅱ型核糖体失活蛋白(RIPs)是一类重要的蛋白毒素,该类毒素大都具有一对二硫键连接的A-B链结构特征,B链具有半乳糖结合特性,能够与真核细胞膜表面受体特异性结合,将具有N-糖苷酶活性的A链导入细胞,与核糖体特定位点发生脱嘌呤作用使核糖体失活,最终通过抑制蛋白质合成而展现出细胞毒性。Ⅱ型RIPs毒素毒性极强,来源于植物的蓖麻毒素(ricin)和相思子毒素(abrin)的毒性分别是神经性毒剂维埃克斯(Vx)的385倍和2885倍。同时,该类毒素来源广泛、易于制备、稳定性好,成为一类潜在化生恐怖战剂,受到国内外广泛关注,其中蓖麻毒素作为唯一的蛋白毒素被收录于禁止化学武器公约禁控清单。近年来发生的多次蓖麻毒素邮件恐怖事件,进一步促进了有关Ⅱ型RIPs毒素的准确、灵敏、快速的检测鉴定技术的发展。剧毒性Ⅱ型RIPs毒素的检测鉴定方法主要涉及免疫分析法为代表的特异性识别和生物质谱分析为主的定性定量检测方法,以及基于脱嘌呤反应活性和细胞毒性的毒素活性检测方法。基于抗原-抗体作用的免疫检测法及基于寡核苷酸适配体的特异性识别检测法具有速度快、灵敏度高的优势,但对于复杂样品中高度同源蛋白的检测,易产生假阳性结果。随着生物质谱技术的快速发展,电喷雾离化(ESI)或基质辅助激光解吸离化(MALDI)等技术广泛应用于蛋白质的准确鉴定,不仅能够提供蛋白毒素的准确分子量和结构序列信息,而且能够实现准确定量。酶解质谱法是应用最为广泛的检测鉴定方法,通过酶解肽指纹谱分析,实现蛋白毒素的准确鉴定;对于复杂样品中蛋白毒素的分析,通过多种蛋白酶酶解策略获得丰富的特异性肽段标志物,然后进行肽段标志物的靶向质谱分析从而获得准确的定性及定量信息,方法有效提升了Ⅱ型RIPs毒素鉴定的准确度和灵敏度。免疫分析法和生物质谱法能够准确鉴定Ⅱ型RIPs毒素,但无法识别毒素是否还保持毒性。对于Ⅱ型RIPs毒素的活性分析,主要包括基于N-糖苷酶活性的脱嘌呤反应测定法和细胞毒性测定法,两种方法均可实现毒素毒性的简便、快速、灵敏的分析检测,是Ⅱ型RIPs毒素检测方法的有效补充。由于该类毒素的高度敏感性,国际禁止化学武器组织(OPCW)对相关样品中Ⅱ型RIPs毒素的分析提出了唯一性鉴定的技术要求。该文引用了Ⅱ型RIPs毒素及其检测方法相关的70篇文献,综述了以上Ⅱ型RIPs毒素的结构性质、中毒机理及典型剧毒性Ⅱ型RIPs毒素检测方法的研究进展,对不同检测方法的特点和应用潜力进行了总结,并结合OPCW对Ⅱ型RIPs毒素唯一性鉴定的技术需求,展望了未来Ⅱ型RIPs毒素检测技术研究的发展趋势。

Advances in epitope molecularly imprinted polymers for protein detection: a review

Epitope molecularly imprinted polymers (EMIPs) are novel imprinted materials using short characteristic peptides as templates rather than entire proteins. To be specific, the amino acid sequence of the template peptide is the same as an exposed N- or C-terminus of a target protein, or its amino acid composition and sequence replicate a similar conformational arrangement as the same amino acid residues on the surface of the target protein. EMIPs have a good application prospect in protein research. Herein, we focus on classification of epitope imprinting techniques, methods of epitope immobilization on matrix materials including boronate affinity immobilization, covalent bonding immobilization, physical adsorption immobilization and metal ion chelation immobilization, and application of EMIPs in peptides, proteins, target imaging and target therapy fields. Finally, the main problems and future development are summarized.