中国蜈蚣目物种多样性调查及药用物种转录组学研究

Venomous animals are the important drug resources, they secreted toxins can regulate ion channel specifically and constitute the abundant leading medicine resources. As one member of the "Five venomous", same as scorpions, spiders, and snakes, although centipedes have been used as a traditional Chinese folk medicine for a long time and have comprehensive medical purposes, but its toxin polypeptide research is relatively backward. The basic research of centipede taxonomy is incomplete in China, and this raises the difficult of species identification in the toxin studies of medical centipedes. The digging efficiency of centipede toxin polypeptides is reduced as international new functional gene detection methods and analysis methods were not adopted in time. This subject will systematically investigate the biodiversity of the order Scolopendromorpha of China, complete its taxonomy research; sequence the transcriptomes of the venom gland and body of five species (or subspecies) typical medical centipedes by High-throughput sequencing technology, construct the polypeptide genes resource library of Chinese medical centipedes, combining the molecular evolutionary analysis at the transcriptome level, finish the cloning, expression and functional identification of toxin polypeptides. We sequenced and analysised the global transcriptome of the Centipede (Hubei) Scolopendra subspinipes mutilans recently, and found many toxin polypeptide genes targeting ion channel protein. In the specific period for choosing the efficient regulatory polypeptides for many ion channels, to carry out tThis research will excavate the ion channel activity peptides of Chinese centipedes completely, and actively promote the rational development and utilization of Chinese medical centipede resources.

有毒动物是重要的药物资源，分泌的毒素多肽特异性调节离子通道功能，构成了丰富的药物资源库。相比于蝎、蛇、蜘蛛等有毒动物，同为五毒动物之一的蜈蚣，虽然药用历史长，疾病治疗作用广泛，但其毒素多肽开发研究相对滞后。我国蜈蚣分类学基础不完善，增加了药用蜈蚣毒素研究过程中物种鉴定的难度。为及时运用国际上新的功能基因检测手段和分析方法，提升对药用蜈蚣毒素多肽的挖掘和利用，本课题拟系统开展我国蜈蚣目物种多样性调查研究，完善我国蜈蚣目分类；对5种（亚种）具有代表意义的药用蜈蚣毒腺和去毒腺整体进行高通量转录组研究，构建我国药用蜈蚣毒素多肽功能基因资源库；结合转录组水平的分子进化分析，对有价值的毒素多肽进行表达纯化和功能鉴定。课题组前期对湖北少棘蜈蚣毒腺进行了全转录组测序和分析，提示存在多种靶向离子通道蛋白毒素多肽基因。开展本课题研究，将全面挖掘中国药用蜈蚣毒腺中离子通道调节肽，推动我国药用蜈蚣资源的开发利用。

蜈蚣药用历史长，疾病治疗作用广泛，但其毒素多肽开发研究相对滞后。为推动我国药用蜈蚣资源的开发利用，本课题拟系统开展我国蜈蚣目物种多样性调查研究，完善我国蜈蚣目分类；对具有代表意义的药用蜈蚣毒腺和整体进行高通量转录组研究，构建我国药用蜈蚣毒素多肽功能基因资源库；结合转录组水平的分子进化分析，对有价值的毒素多肽进行表达纯化和功能鉴定。.课题组通过对不同产地蜈蚣生存环境的调查，发现我国野生蜈蚣种类资源主要分布于长江以南，而长江以北物种较少；亚热带、热带地区和滇藏地区较北方温带丰富，为以后更广泛的蜈蚣资源调查及野生蜈蚣资源保护指明了方向。在对蜈蚣目物种进行资源调查过程中，目前收集已知物种19种和待发表新种6种，蜈蚣目标本库的建设有助于后续蜈蚣分类学研究的深入开展。.采用Ⅱ代转录组学测序技术，相继对收集的具潜在药用价值的六种蜈蚣目物种进行了全转录组学测序，测序的物种包括广西多棘蜈蚣、西藏贝氏耳孔蜈蚣、多刺耳孔蜈蚣、非洲卫蜈蚣、湖北少棘蜈蚣、湖北糙耳孔蜈蚣等。通过对六种蜈蚣的转录组学测序，有效保护了稀有物种的基因资源，为后续开展功能基因的生物活性鉴定提供了编码基因数据库。通过对转录组测序数据进行比较，发现不同产地的少棘蜈蚣毒素编码基因具有较大的变异性。通过对蜈蚣毒腺、去毒腺的蜈蚣残体及蜈蚣完整个体的转录组数据进行对比研究，能最大程度的挖掘蜈蚣来源的生物活性多肽编码基因。.联合使用转录组学测序和基因工程制备技术，表达纯化了50余种蜈蚣和蝎子源性的生物活性多肽并进行了质谱鉴定，部分进行了电生理学功能鉴定。阐明了Beta防御素多肽在病理性痒发生中所起的作用，揭示了蜈蚣叮咬致痒的分子机制。开发了一个基于Web的可视化系统，依托该系统设计了几种有关生物大分子3D结构局部观察研究的新方法和技术路线。在本项目资助下，课题组发现类维生素A通过激活辣椒素受体TRPV1而引起哺乳动物神经过敏反应。