0. 蜂毒(bee venom)是工蜂毒腺分泌出来的一种具有芳香气味的透明毒液,它是一种成分复杂的混合物,主要含有蛋白质多肽类、酶类、生物胺类和其他物质.蜂毒中研究较多的是蜂毒溶血肽,又称蜂毒肽(melittin).蜂毒肽占蜂毒干重的50%,是蜂毒中主要发挥作用的物质.

1. 1蜂毒肽的结构
蜂毒肽是由 26 个氨基酸残基组成的多肽, 分子量 2 840, 其一级结构的氨基酸残基顺序为：
NH 2 -GLY - ILE -GLY -ALA -VAL - LEU - LYS -VAL - LEU - TH R - T HR -GLY - LEU - PRO -ALA - LEU - ILE - SER - T RP - ILE - LYS -ARG - LYS -ARG -GLN -GLN -COOH .

在通常情况下, C -末端有 4 个氨基酸残基携带正电荷, N -末端有 2 个氨基酸残基携带正电荷,整个分子带 6个正电荷.蜂毒肽的 N -末端起前 20 个氨基酸残基主要是疏水的, C -末端的 6 个氨基酸残基主要是亲水的. 分子的3 个赖氨酸和 2 个精氨酸残基使其成为强碱性肽.在中性水溶液中, 蜂毒肽作为单体是以随机的卷曲结构存在的,而随着 pH 值以及离子强度的增高,蜂毒肽自我交联, 形成 A -螺旋的四聚体结构. 最近有研究发现在不同的溶液中蜂毒肽的A -螺旋结构区域及螺旋间的角度是不同的. A -螺旋结构中前 21个氨基酸是极性的,位于螺旋的表面, 而非极性氨基酸在螺旋的另一面.这个两亲性是膜结合肽和膜蛋白跨膜螺旋的特征, 所以这个特性决定蜂毒肽既可以溶于水中,又可以与膜自然结合,进而溶解细胞.

2.蜂毒肽分子生物学机理
2.1膜裂解作用
蜂毒肽发挥其众多功能的主要机理是因为蜂毒肽可以使细胞膜的透性增加,细胞内容物泄露,细胞裂解, 蜂毒肽与囊泡的结合会非常迅速,因为在蜂毒肽作用几分钟之后,内容物的流出达到最大值,并且停止;而且蜂毒肽诱导的磷脂双分子层的裂解的发生机制是全或无,也就是说蜂毒肽作用下,有的囊泡的内容物全部释放,而有的则保持完整,没有渗漏,这与Schwarz等观察的一致.内容物释放的比例与蜂毒肽/脂质的摩尔比率有关,只有达到一定量的蜂毒肽才可能有内容物渗出.更为特别的是蜂毒肽可以区别出完整的和已经有物质渗出的囊泡,说明这两类脂质双分子层的性质有很大的不同.他们还用一个简单的统计学模型得出:大约每个个体上结合250个蜂毒肽分子是诱导渗漏的最小量,这表明渗漏很可能是由于蜂毒肽以聚集的方式作用于双分子层,而不是在双分子层上形成一个个完整的孔洞.

2.2作用于蛋白
蜂毒肽可以作用多种酶及细胞蛋白,而这种作用也成为其发挥功能不可或缺的元素之一.在裂解的细胞中蜂毒肽能结合或改变几种蛋白质功能.如蜂毒肽可以抑制蛋白激酶C;与钙调蛋白( calmodulin)具有高度亲和性.Fukush-ima实验中观察到蜂毒肽抑制小鼠大脑皮质的突触膜上依赖鸟苷酸的腺苷酸环化酶活性;还发现蜂毒肽能明显刺激Gi1和G11活性,但却抑制Gs活性.动力学研究表明蜂毒肽抑制Gs活性是因为抑制GDP的释放,从而增加了鸟苷酸造成的.而激活Gi与抑制Gs很可能与抑制腺苷酸环化酶的活性有关[36].Knowles的实验结果也表明蜂毒肽可以激活环化的腺苷酸(AMP),但是抑制腺苷酸环化酶的活性[37].细胞脂酶的活性产物包括三磷酸肌醇( IP3)、甘油二酯(DG)和脂肪酸(FA)等是细胞生理活动重要的第二信使系统,而有实验表明蜂毒肽可以激活细胞脂酶,包括磷脂酶C(PLC)、磷脂酶D(PLD)、磷脂酶A2(PLA2)及甘油三酯酶等[38].磷脂和甘油三酯是细胞内主要的酰化酯(包含脂肪酸),而甘油三酯的相对含量可占细胞总脂量的5%~60%.

3. 蜂毒肽的应用前景
3.1医药上的应用 蜂毒肽具有抗肿瘤的作用,Kubo发现蜂毒肽可杀伤K562和HL-60细胞;Winder等将携带有蜂毒肽两种前体的基因导入人膀胱癌衍生细胞系中,再克隆到无胸腺小鼠中.结果表明,蜂毒肽表达使克隆的致癌性降低或完全丧失.因此以载体介导的方法将蜂毒肽基因释放入肿瘤细胞,对癌症的基因治疗是有效的.Wachinger等报告了蜂毒肽在亚中毒剂量时,对HIV-1在急性感染细胞中的复制和基因表达的影响,表明蜂毒肽可以通过抑制HIV-1基因的表达而抑制HIV LTR的细胞相关产物[42].说明蜂毒肽可以应用于抗爱滋病的研究治疗中.相对抗生素,抗菌肽具有抗菌谱广、低浓度下发挥作用、不易使微生物产生抗性,以及可以合成不同于自然肽的类似物等优势,而蜂毒肽作为抗菌肽的一种,很可能成为新一代抗生素的理想候选者.

3.2作为农药的潜力 蜂毒肽是一种天然抗微生物肽.它可以抵御多种病原物的侵染,具有抗细菌、真菌的作用,同时蜂毒肽对一些害虫也具有较强的毒性.所以蜂毒肽可以成为天然的生物农药.如果运用基因工程技术,将蜂毒肽基因转入到农作物中,获得的转基因植物将既可以抗虫,又具有抗病效果.
3.3膜研究工具 由于蜂毒肽结构已知和分子量较小,又因为蜂毒肽分子具有很强的表面活性,它能立即在水溶液中形成膜,并能很快扩散开来,还能够通过卵磷脂膜和混合脂膜,其通透的速度为任何表面活性剂所不及,这些性质使其成为生物膜研究的重要工具.现已成为一种模型肽,广泛应用于膜作用机制的研究中.