Chlorotoxin是一個由36個氨基酸組成的肽段，具有抗癌活性；也是一種氯離子通道 (chloride channel) 阻斷劑。Cl-通道抑制劑Chlorotoxin可以有效抑制人腦星形細胞瘤產(chǎn)生的一種獨特的電壓依賴的氯離子電流，從而導致腦瘤細胞繁殖速度的改變。

Definition

Chlorotoxin is a 36-amino acid peptide found in the venom of the death-stalker scorpion (Leiurus quinquestriatus) which blocks small-conductance chloride channels1.

Discovery

Chlorotoxin was first purified from scorpion venum in 19931.

Classification

Chlorotoxin belongs to the scorpion toxin superfamily1.

Structural Characteristics

Chlorotoxin is a small positive charged peptide consisting of 30-35 amino acids and 4 disulfide bonds2. Eight cysteine amino acids among its total number of amino acids present in the structure of this peptide are connected with four disulfide bonds2.

Mode of action

Chlorotoxin specifically binds to matrix-metalloproteinase receptor on glioma cells and inhibits it3. It also acts as a ligand for chloride channels and blocks them4.

Functions

As chlorotoxin binds preferentially to glioma cells compared with non-neoplastic cells or normal brain it has has been used to develop new methods for the treatment and diagnosis of several types of cancer5.  Chlorotoxin: Cy5.5 bioconjugate has been recently used to demarcate cancer cells from the surrounding normal cells. This gives surgeons a better chance of removing all of the cancerous cells without injuring the surrounding healthy tissue6.

References                                      

1.     DeBin JA, Maggio JE, Strichartz GR (1993). Purification and characterization of chlorotoxin, a chloride channel ligand from the venom of the scorpion. Am. J. Physiol., 264 (2 Pt 1), C361–9.

2.     Lippens G, Najib J, Wodak SJ, Tartar A (1995). NMR sequential assignments and solution structure of chlorotoxin, a small scorpion toxin that blocks chloride channels. Biochemistry, 34 (1): 13–21.

3.     Deshane J, Garner CC, Sontheimer H (2003). Chlorotoxin inhibits glioma cell invasion via matrix metalloproteinase-2. J. Biol. Chem., 278 (6), 4135–44.

4.     DeBin JA, Strichartz GR (1991). Chloride channel inhibition by the venom of the scorpion Leiurus quinquestriatue. Toxicon, 29 (11), 1403–8.

5.     Lyons SA, O'Neal J, Sontheimer H (2002). Chlorotoxin, a scorpion-derived peptide, specifically binds to gliomas and tumors of neuroectodermal origin. Glia 39 (2), 162–73.

6.     Veiseh M, Gabikian P, Bahrami SB, et al (2007). Tumor paint: a chlorotoxin: Cy5.5 bioconjugate for intraoperative visualization of cancer foci. Cancer Res., 67 (14), 6882–8.

二硫鍵廣泛存在與蛋白結(jié)構(gòu)中，對穩(wěn)定蛋白結(jié)構(gòu)具有非常重要的意義，二硫鍵一般是通過序列中的2個Cys的巰基，經(jīng)氧化形成。
 

形成二硫鍵的方法很多：空氣氧化法，DMSO氧化法，過氧化氫氧化法等。
 

二硫鍵的合成過程，  可以通過Ellman檢測以及HPLC檢測方法對其反應(yīng)進程進行監(jiān)測。  
   

如果多肽中只含有1對Cys，那二硫鍵的形成是簡單的。多肽經(jīng)固相或液相合成，然后在pH8-9的溶液中進行氧化。      
 

當需要形成2對或2對以上的二硫鍵時，合成過程則相對復雜。盡管二硫鍵的形成通常是在合成方案的最后階段完成，但有時引入預先形成的二硫化物是有利于連合或延長肽鏈的。通常采用的巰基保護基有trt, Acm, Mmt, tBu, Bzl, Mob, Tmob等多種基團。我們分別列出兩種以2-Cl樹脂和Rink樹脂為載體合成的多肽上多對二硫鍵形成路線：
 

二硫鍵反應(yīng)條件選擇    
 

 二硫鍵即為蛋白質(zhì)或多肽分子中兩個不同位點Cys的巰基（-SH）被氧化形成的S-S共價鍵。 一條肽鏈上不同位置的氨基酸之間形成的二硫鍵，可以將肽鏈折疊成特定的空間結(jié)構(gòu)。多肽分 子通常分子量較大，空間結(jié)構(gòu)復雜，結(jié)構(gòu)中形成二硫鍵時要求兩個半胱氨酸在空間距離上接近。 此外，多肽結(jié)構(gòu)中還原態(tài)的巰基化學性質(zhì)活潑，容易發(fā)生其他的副反應(yīng)，而且肽鏈上其他側(cè)鏈 也可能會發(fā)生一系列修飾，因此，肽鏈進行修飾所選取的氧化劑和氧化條件是反應(yīng)的關(guān)鍵因素， 反應(yīng)機理也比較復雜，既可能是自由基反應(yīng)，也可能是離子反應(yīng)。      

反應(yīng)條件有多種選擇，比如空氣氧化，DMSO氧化等溫和的氧化過程，也可以采用H2O2，I2， 汞鹽等激烈的反應(yīng)條件。
 

空氣氧化法： 空氣氧化法形成二硫鍵是多肽合成中最經(jīng)典的方法，通常是將巰基處于還原態(tài)的多肽溶于水中，在近中性或弱堿性條件下（PH值6.5-10），反應(yīng)24小時以上。為了降低分子之間二硫鍵形成的可能，該方法通常需要在低濃度條件下進行。
 

碘氧化法：將多肽溶于25%的甲醇水溶液或30%的醋酸水溶液中，逐滴滴加10-15mol/L的碘進行氧化，反應(yīng)15-40min。當肽鏈中含有對碘比較敏感的Tyr、Trp、Met和His的殘基時，氧化條件要控制的更精確，氧化完后，立即加入維生素C或硫代硫酸鈉除去過量的碘。 當序列中有兩對或多對二硫鍵需要成環(huán)時，通常有兩種情況：
 

自然隨機成環(huán):       序列中的Cys之間隨機成環(huán)，與一對二硫鍵成環(huán)條件相似；
 

定點成環(huán)：       定點成環(huán)即序列中的Cys按照設(shè)計要求形成二硫鍵，反應(yīng)過程相對復雜。在 固相合成多肽之前，需要提前設(shè)計幾對二硫鍵形成的順序和方法路線，選擇不同的側(cè)鏈 巰基保護基，利用其性質(zhì)差異，分步氧化形成兩對或多對二硫鍵。       通常采用的巰基保護 基有trt, Acm, Mmt, tBu, Bzl, Mob, Tmob等多種基團。