我国拥有丰富的蜘蛛物种资源,其中很多种蜘蛛的毒素具有重要理论和应用研究价值,蜘蛛毒素研究近年在国际上形成热点。湖南师范大学梁宋平教授等在国家自然科学基金和国家863计划的资助下对我国新发现的蜘蛛新种虎纹捕鸟蛛、海南捕鸟蛛和广西大疣蛛的毒素进行了系统深入的研究,取得了一批高水平的基础研究成果,其中包括首次从蜘蛛毒中发现新型系列钙离子通道抑制剂,钠离子通道抑制剂和分子量最小的细胞凝集素等十余种肽类毒素组分并完成其化学结构测定,其中多种在药物学和神经生物学研究上有重要学术价值和应用前景。用2d-nmr方法完成了四个肽类毒素的空间结构测定。其中用2d-nmr方法完成的hwtx-i的空间结构测定是我国用nmr方法解析出的第一个蛋白质的结构,在国内首次成功地实现了天然肽类毒素的人工全化学合成,在国际上率先建立蜘蛛毒蛋白质组图谱,并首次发现某些毒素组分之间存在协同作用。该研究组还从蛛毒中分离鉴定出有很强镇痛活性虎纹镇痛肽hwap-i,并对该分子的结构和应用申请了专利。目前正在与北大未名集团合作开展临床前实验,有望开发成一种新型镇痛药物。根据近年研究成果,提出“虎纹捕鸟蛛毒素与三桥三叠结构模体多肽的蛋白质工程”课题已列入国家863计划“九五”课题,已成功地实现了蜘蛛毒素的蛋白质工程改造。上述蜘蛛毒研究的某些成果达到国际领先水平,引起国际同行瞩目。近年来在蜘蛛毒素研究领域共发表科研论文40余篇,其中在peptides, j.prot. chem, toxicon, protein science,中国科学等著名杂志上发表的论文有25篇被sci收录,被国际同行引用百余次,梁宋平教授还被澳大利亚和美国两所大学聘请作为蜘蛛毒研究领域博士论文评阅人,蜘蛛毒素的结构与功能研究被自然科学基金委选为我国代表性结构生物学研究成果,由梁宋平教授在中国荷兰双边结构生物会议上做了专题报告。湖南师范大学蜘蛛毒素研究使我国在世界上该领域已占得一席之地。
2.蛋白质化学与蛋白质组学方法研究
随着结构生物学为标志的蛋白质研究的第二个黄金时代的到来,对蛋白质微量化学结构的分析技术提出了新的要求,在国家自然科学基金、国家科攻关课题和湖南省自然科学基金的资助下,对蛋白质固相顺序分析、蛋白质c-端顺序测定和蛋白质二硫键定位的方法学领域开展了深入的研究,并取得世界领先水平的成果。1、发展了三种新的蛋白质c-端化学法序列分析的偶联试剂,即乙酰异硫氰酸酯(aitc),三苄基硅异硫氰酸酯(tbs-itc)和三丁基锗异硫氰酸酯(tbge-itc),建立了高稳定性的蛋白质c-段序列分析方法;2、建立了三种新的蛋白质与多肽二硫键定位的新方法,并成功地应用于蜘蛛毒素的二硫键定位研究;3、改进了通过2d电泳进行蛋白质组学分析方法,提高了银染蛋白质点的肽质谱指纹图的检出灵敏度,发展了一种新的对银染蛋白质点进行微量序列分析的方法。上述成果分别发表在analytical biochemistry, j. prot. chem.,peptides上,并获得近百封国际同行索要单行本的信件。在湖南省科委和国家科委资助下,由本实验室设计并研制成功的蛋白质化学全自动工作站于1998年3月21日通过湖南省科委组织的鉴定,该仪器能进行自动蛋白质测序和多肽合成,是进行蛋白质化学研究的非常实用的设备。由北京大学、清华大学、上海生化所等单位的专家现场测试了该仪器的工作性能。在鉴定意见中提出:该仪器“设计思想新颖,有科学性和创造性”。该仪器为本研究室的蛋白质结构分析方法学研究提供了研究手段,并于1999年获国家教育部科技进步三等奖。
分子与统计遗传学研究方向是根据国际生命科学研究最新进展于2000年3月创立的。目前本研究方向就是以复杂性状与疾病为研究对象,以遗传与突变为研究的核心问题。主要工作内容之一是寻找和鉴定决定中国人群骨质疏松症这一复杂疾病的基因及其相关基因治疗药物的开发;同时本研究室还从事测定基因组有害突变的实验和统计学分析方法研究。本研究方向采用目前该研究领域最先进的研究方法和手段,处于国际领先地位。有望在骨质疏松症这一复杂疾病的基因定位及复杂疾病与性状定位方法研究方面取得重大成果,同时在测定基因组有害突变的实验和统计学分析方法研究方面取得重大突破。邓红文博士是该研究方向的学术带头人,邓红文博士从1990年毕业于北京大学工开始留学美国,在美国oregon大学数学系和生物系获得统计学硕士学位和遗传学博士学位,师从于国际著名的统计遗传学权威micheal lynch教授,又在美国休斯顿texas大学人类遗传中心从事博士后研究工作一年半,在国际著名的骨学研究中心creighton大学骨学研究中心担任助理教授和副教授,主持一个有八年博士的遗传学实验室。在美留学期间他从事了进化生物学、分子进化遗传学、群体及数量遗传学、生态遗传学、骨医学、骨质分子遗传学、计算机和统计遗传学等跨学科和交叉学科的研究,其中43篇论文分别发表在nature、genetics、human genetics、j bone and mineral res、limnology and oceanography、evolution、molecular biology and evolution、osteoporosis international、j. clinical densitometry、genetic epidemiology、heredity、genetical reseach、genetica和americal j human genetics等国际权威刊物上。即将发表的论文19篇。第一作者和独著的论文33篇,全部文章被sci收录,论文总引用达185次。邓红文博士主要在以下九个方面取缔得了杰出成就:1)创建deng-lynch法,测试基因组突变;2)用现代分子标记数据进行显性和超显性研究,证明显性假说是基本成立的;3)用计算机仿真技术研究dna序列分析最为有效的方法;4)发展一种新的qtl精确定位方法,为克隆qtl提供强有力的工具;5)拓广和发展tdt法,大大提高tdt法的统计功能;6)创新实验方法对水蚤进行生成生态遗传和进化遗传学研究;7)发现影响骨质疏松的一系列因素,有益于人们的健康;8)对骨质疏松症进行病理、遗传、分子生物学等方面的研究;9)进行分子标记技术研究,对推广multiplex pcr意义重大。在统计遗传学他所研究的领域,已被公认为国际权威。他承担和主持过国家级重大课题6项,获得国际和美国各种杰出青年科学家奖9项,7次应邀在国际重要学术会议上作专题报告,为13个国际一流杂志和美国nsf等基金组织担任评审。目前该研究方向承担的课题有:湖南省特聘教授基金课题一项、国家杰出青年科学基金课题一项、留学回国人员启动基金课题一项。
近来,美国tufts大学营养和衰老研究所所长blumberg教授在《自由基生物医学》杂志书评栏目中专门推荐了yin和brunk发表在《衰老的分子基础(molecular basis of aging)》一书中的羰基毒化衰老学说。目前,羰基毒过程到底是衰老的部分原因,还是衰老的核心过程正在引起强烈的注意和探讨。羰基毒化与衰老已成为21世纪衰老理论和应用研究的一个重要的突破点。衰老机理研究正走进一个灿烂的新时代。
以上实验结果显示流感病毒ha和na dna能够诱导小鼠产生中和抗体,中和致死量流感病毒。但发现,虽然小鼠能够存活,小鼠肺部病毒并未全部消除。所以我们试着将ha和na dna 1:1混合给药以免疫小鼠希望能提高功效。实验结果显示:小鼠非但能在致死量病毒感染下存活,而且病毒感染后3天,小鼠肺部几乎没有病毒存在,我们认为这一发现在临床上非常有意义。因为在现有灭活疫苗中,ha成分占48%,而na成分只占5%,注射现有流感病毒灭活疫苗,只能诱导产生ha抗体,而无法诱导产生na抗体,因为na量太少无法刺激人体免疫器官产生抗体。现在有些老年患者注射流感病毒灭活疫苗后效果不佳,其原因可能因为抗ha抗体无法使肺部病毒全部消失,而且老年人免疫力低下,残留在肺部的流感病毒可能死灰复燃,造成致死性肺炎。根据上述试验结果,我们提出ha、na疫苗混合使用以提高抗流感的功效。此实验结果在1999年vaccine上发表。
3)ha、na、np核酸疫苗在不同种(族)小鼠中诱导产生中和抗体,提供预防能力的比较。
在临床上,有些人注射流感疫苗预防流感有效,而有些人无效,据认为不同的人对抗原的应答不同。小鼠对不同抗原的应答是受h-2基因控制。我们发现不同种(族)小鼠对ha蛋白应答不同,所以有必要了解不同种类小鼠对核酸疫苗的应答性。我们用基因枪的方法用1ug ha、na、或np dna免疫三种不同小鼠:bala/c(白色)、b10(黑色)、c3h(黄色),我们发现na dna vaccine在3种不同小鼠中都能诱导产生中和抗体,3种小鼠均能在致死量病毒感染下生存下来。而ha dna vaccine只能在balb/c小鼠诱导产生有效的中和抗体,说明ha dna有种族局限性。np dna vaccine在3种小鼠中均不能诱导产生有效的中和抗体,中和病毒。此实验结果在1999年journal of general virology上发表。