科学网牛皮癣素的抗真菌效应研究

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

牛皮癣素？没错就是人类牛皮癣患者皮肤中提取到的一种蛋白质，这种蛋白质被日本学者证明具有抗真菌作用，其作用原理是这种蛋白具有螯合金属锌离子的作用，并进一步引起真菌细胞发生凋亡。

真菌感染是人类微生物致病因素之一，虽然真菌感染十分普遍，但是一般不容易发生严重的真菌感染。在免疫缺陷患者中，微不足道的真菌感染往往致命。人类肺每天能清理大量空气中的真菌孢子，却不引起炎症反应，说明表皮组织具有抗真菌能力，为大家所熟知的是表皮细胞分泌的抗菌肽。另一个奇怪现象是，牛皮癣等皮肤病患者，患病部位对真菌感染具有极强抵抗力。所以牛皮癣病变部位皮肤含有能对抗真菌感染的成分。

日本岛根大学医学院Morita课题组对牛皮癣皮肤抗真菌效应进行了深入研究，结果发表在最近一期的《PNAS》杂志上。作者收集了牛皮癣病变组织的提取液，发现该提取液能够显著抑制红色毛廯菌的生长。通过质谱分析，作者鉴定出提取液中有效成分是还原性牛皮癣素。注意是还原性牛皮癣素。牛皮癣素早就被科学家发现，代号为S100a7蛋白，是S100蛋白家族新成员，它的过表达与一些癌的发生和转移密切相关，在细胞增殖、血管形成等病理生理过程中发挥重要作用。还原型牛皮癣素可以从氧化型被谷胱甘肽或硫氧化还原蛋白还原产生。

突变分析结果显示，牛皮癣素蛋白第46位与85位两个半胱氨酸残基对于抗真菌活性非常重要。进一步研究发现，锌离子的存在能够完全阻断牛皮癣素的抗真菌的活性。染色方法证明，牛皮癣素能够螯合真菌细胞内锌离子，达到杀伤真菌的作用。以上这些结果提示，锌离子螯合剂或许能产生类似作用，分析结果发现，TPEN、DTPA和EDTA三种不同的锌离子螯合剂都能产生不同程度地真菌杀伤作用。Tunel染色显示这些螯合剂能够诱导真菌发生DNA断裂。采用广谱性caspase蛋白抑制剂Z-VAD-FNK能显著抑制这种细胞死亡，说明这种细胞死亡符合细胞凋亡的特征。

这些结果证明，牛皮癣素等锌离子螯合剂可通过促进真菌细胞凋亡产生杀菌作用。研究最后采用小鼠与猪真菌感染模型验证了牛皮癣素抗真菌感染的作用。该研究为治疗真菌感染提供了新的候选药物和研究方向。

S100蛋白是一组低分子量的钙结合蛋白，分子量在10－12kD，其氨基酸序列在脊椎动物中高度保守，与钙调蛋白及其他EF手型钙离子结合蛋白具有高度同源性。目前共发现有20种结构与功能相似、存在于不同部位的可以调节细胞内和细胞外Ca2+的S100蛋白。S100蛋白是由两个同分异构的α，β两个亚单位组成的同型二聚体或异型二聚体。细胞内绝大多数S100蛋白分子以同型二聚体的形成存在，此外还能形成S100A／S100B，S100A8／S100A9异型二聚体，S100A82／S100A9三聚体以及S100A82／S100A92四聚体等，其聚合作用主要依赖于疏水作用力。研究发现，S100分子不含任何糖类、脂类和核酸成分。S100A0含有2个α亚基，S100A只含有1个β亚基，A100B由2个β亚基组成。不同的S100蛋白含有类似的氨基酸结构域，在氨基端和羧基端均含有疏水区，在每个亚基的羧基端均含有1个EF手型钙离子结合区，当与钙离子结合后，S100蛋白构象发生改变，暴露出其与靶蛋白的结合位点，进而通过与相应的靶蛋白作用发挥其生物学效应。Zn2+与S100的组氨酸残基结合后可以诱导S100分子羧基端构象的改变，从而增加氨基末端钙离子结合位点与钙离子的亲合力。