百日咳毒素的生理功能、作用機制、應用及常見使用問題
百日咳毒素（Pertussis Toxin, PTX），又稱胰島激活蛋白（Islet-Activating Protein），是由百日咳鮑特氏菌（Bordetella pertussis）產生的一種 AB5 型外毒素，因具有特異性靶向 G 蛋白、調控細胞信號通路的功能，成為細胞生物學研究及自身免疫疾病模型建立的關鍵科研工具，且僅用于科研場景（For research use only）。其作為百日咳鮑特氏菌的核心毒力因子，在細菌致病機制中發(fā)揮關鍵作用，同時也是百日咳疫苗研發(fā)的重要靶點。
1. 來源與分子結構
百日咳毒素來源于百日咳鮑特氏菌的代謝產物，經純化后形成由6 個非共價結合亞基構成的多元件蛋白復合物，總分子量約為 105kDa，各亞基分子量范圍約 9-28kDa，具體組成及功能如下：
亞基組成與比例：亞基分為 S1、S2、S3、S4、S5 五種，天然狀態(tài)下比例為 1:1:1:2:1（S4 亞基以 2 個拷貝存在）；
功能分區(qū)：
A 啟動子（S1 亞基）：作為復合物的活性核心，具備 NAD + 糖基水解酶與 ADP - 核糖基轉移酶活性，可將 NAD + 的 ADP 核糖基團轉移至 Gαi、Gαo、Gαt 家族 G 蛋白的 α 亞基，直接調控 G 蛋白功能；
B 寡聚體（S2、S3、S4、S4、S5 亞基）：負責毒素與細胞的結合及內化，可識別細胞表面多種受體（如 TLR4、糖蛋白 Ib、GM1 神經節(jié)苷脂、IL-2 受體等）的多糖殘基或鞘脂類分子，介導毒素通過受體依賴性內吞作用進入細胞。
空間結構：結晶狀態(tài)下呈金字塔形，A 啟動子位于頂端，中間層為 S5 亞基，底層由 S2-S4、S3-S4 兩個二聚體構成，這種結構保障了毒素的細胞靶向性與活性發(fā)揮。
2. 產品核心屬性
基于科研級產品標準，百日咳毒素的核心屬性如下：
FAQ 1：該百日咳毒素凍干粉的保存期限是多久？復溶后還能保存嗎？
A：未復溶的凍干粉在4℃ 條件下可穩(wěn)定保存 2 年，需始終保持無菌真空包裝狀態(tài)；復溶后的溶液仍需置于 4℃保存，有效期縮短至 6 個月。特別注意：無論是否復溶，均不可冷凍保存，冷凍會破壞毒素亞基結構，導致活性徹底喪失。部分研究級產品也有 - 80℃冷凍保存的規(guī)范，但需嚴格遵循具體產品說明，避免反復凍融。
FAQ 2：復溶百日咳毒素時，應該選擇什么溶劑？長期保存復溶后的溶液有特殊要求嗎？
A：初次復溶可使用無菌純化水或實驗所需的無菌緩沖液（如常規(guī) PBS），復溶后需輕輕顛倒混勻使懸浮液均勻，嚴禁渦旋振蕩，避免 A 啟動子與 B 寡聚體分離。若需長期保存復溶液，建議使用高離子強度緩沖液（如無菌 0.1M 磷酸鈉緩沖液，pH7.0，含 0.5M 氯化鈉），可顯著提升毒素穩(wěn)定性。此外，復溶后的溶液不可無菌過濾，過濾會導致毒素被截留，造成物料損失。
3. 生理功能與作用機制
百日咳毒素的核心功能是通過調控 G 蛋白信號通路，影響細胞生理活動及宿主免疫反應，具體機制可分為三個關鍵步驟，其毒性作用與信號調控效應密切相關：
細胞結合與內化：B 寡聚體識別并結合靶細胞表面受體，通過受體介導的內吞作用進入細胞，隨后經胞內體途徑及高爾基體復合物逆向轉運至內質網(wǎng)，部分研究顯示其也可通過內吞小泡與溶酶體融合后釋放至胞質；
活性亞基釋放：在內質網(wǎng)或胞質環(huán)境中，A 啟動子從復合物中解離，進入胞質發(fā)揮催化作用；
G 蛋白修飾與信號調控：A 啟動子對 G 蛋白（主要是 Gi/o 家族）進行 ADP - 核糖基化修飾，導致 G 蛋白失活，進而引發(fā)多重信號效應：
調控 cAMP 信號通路：破壞 Gi 蛋白對腺苷酸環(huán)化酶的抑制作用，導致胞內 cAMP 濃度異常升高，激活 PKA-CREB 信號軸，誘發(fā)炎癥反應；
干預免疫相關通路：激活 MAPK 途徑調節(jié)細胞增殖凋亡，激活 NF-κB 途徑誘導炎癥因子（IL-1β、IL-6、TNF-α 等）釋放，同時抑制巨噬細胞吞噬功能及 T 細胞活化，實現(xiàn)免疫逃逸；
損傷組織功能：破壞呼吸道上皮細胞纖毛運動，導致黏膜防御功能下降，這與百日咳患者的痙攣性咳嗽等癥狀直接相關。
從生物活性驗證來看，該毒素在實驗中表現(xiàn)出明確的活性特征：在 CHO（中國倉鼠卵巢）細胞實驗中（參照 Hewlett et al. 方法），誘導細胞產生簇聚生長模式所需的最低濃度約為 0.03ng/ml（具體數(shù)值因批次略有差異）；在腺苷酸環(huán)化酶活性檢測中（參照 Wolff et al. 方法），含 1μM 鈣調蛋白的反應體系中，其活性可達 9 皮摩爾 / 分鐘 / 微克（批次間存在正常波動）。
FAQ 3：產品標注的 “>99% 純度” 是否包含無鹽特性？該純度標準如何保障實驗準確性？
A：產品純度 > 99% 且明確標注 “Salt-Free”（無鹽），二者是獨立且關鍵的質量指標。無鹽特性可避免鹽離子（如鈉離子、氯離子）對細胞實驗（如 CHO 細胞簇聚形態(tài)觀察）或酶活性實驗（如腺苷酸環(huán)化酶活性定量）產生非特異性干擾；>99% 的高純度則能排除雜蛋白對實驗結果的影響，確保觀察到的細胞信號變化、動物模型反應均由百日咳毒素本身引起 —— 例如在 EAE 造模中，低純度毒素可能因含其他細菌蛋白導致免疫反應紊亂，高純度則可保證模型建立的穩(wěn)定性與重復性。
FAQ 4：百日咳毒素誘導免疫抑制的具體表現(xiàn)有哪些？這一特性在科研中有何應用價值？
A：其免疫抑制作用主要體現(xiàn)在三個方面：一是抑制抗原呈遞細胞功能，阻礙 T 細胞活化；二是減少 B 細胞產生抗體，削弱體液免疫；三是抑制巨噬細胞和中性粒細胞的吞噬殺傷能力，幫助百日咳鮑特氏菌逃避宿主清除。在科研中，這一特性可用于：
研究病原體免疫逃逸機制，解析細菌與宿主的相互作用網(wǎng)絡；
建立免疫抑制相關疾病模型，探索免疫調節(jié)藥物的作用靶點；
驗證 G 蛋白信號通路在免疫細胞活化中的調控作用。
4. 主要應用場景
基于其對 G 蛋白信號的調控作用及免疫激活特性，該毒素主要用于以下科研領域：
細胞信號通路研究：作為工具試劑，用于驗證 Gi 家族 G 蛋白在信號通路中的功能 —— 通過加入百日咳毒素阻斷 Gi 信號，觀察靶基因表達、酶活性（如腺苷酸環(huán)化酶）的變化，明確通路依賴關系。例如在研究激素信號傳導時，可利用其阻斷 Gi 偶聯(lián)受體介導的抑制效應，精準定位通路關鍵節(jié)點；
自身免疫疾病模型建立：作為佐劑與 MOG（35-55）、PLP（139-151）等免疫肽聯(lián)合使用，誘導鼠類建立實驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）模型—— 該模型是研究多發(fā)性硬化癥（MS）的 “金標準”，可再現(xiàn)神經炎癥、脫髓鞘等病理特征。其作用機制包括觸發(fā) IL-6 介導的信號級聯(lián)、激活 TLR4-Pyrin-IL-1β 通路，促進白細胞浸潤血腦屏障，提升模型成功率；
疫苗與藥物研發(fā)：作為百日咳疫苗的關鍵抗原成分，其中和表位（如 hu11E6、hu1B7 抗體結合位點）的研究為新型疫苗設計提供依據(jù)，可通過基因工程技術優(yōu)化疫苗的免疫原性與安全性。同時，針對其毒性機制的研究也為開發(fā)百日咳治療藥物（如中和抗體）奠定基礎。
FAQ 5：使用百日咳毒素建立 EAE 模型時，有哪些關鍵注意事項？
A：模型建立的成功率受多重因素影響，核心注意事項包括：
劑量控制：需根據(jù)小鼠品系、性別調整劑量，常規(guī)腹腔注射劑量約 20μg/kg，且每個批次需預實驗確定最佳劑量；
使用時機：通常在免疫后即刻及免疫后第 2 天分次注射，與弗氏完全佐劑協(xié)同增強免疫應答；
機制關聯(lián)：需確認毒素活性完整性，因其誘導 EAE 依賴 ADP 核糖基轉移酶活性及 Pyrin 蛋白激活，活性缺失會導致模型建立失��；
動物選擇：不同品系小鼠敏感性差異顯著，常用 C57BL/6 小鼠建立經典模型。
FAQ 6：操作百日咳毒素時需注意哪些安全規(guī)范？
A：作為細菌外毒素，操作時需嚴格遵循生物安全規(guī)范：
防護措施：避免吸入粉塵或氣溶膠，操作時佩戴手套、口罩及護目鏡，操作后立即用肥皂和大量水清洗暴露皮膚；
廢棄物處理：剩余溶液及容器需按有害生物制劑規(guī)范，送至指定廢棄物處理場處置；
應急處理：若不慎吸入或皮膚接觸后出現(xiàn)不適，需立即轉移至新鮮空氣處并及時就醫(yī)；
儲存限制：需單獨存放于 4℃環(huán)境，遠離食品、飲料及強氧化劑等物質，避免兒童接觸。
FAQ 7：該百日咳毒素能否用于人體相關實驗或臨床研究？為什么產品說明中強調 “For research use only”？
A：僅可用于科研實驗，禁止用于人體實驗、臨床診斷或治療。原因有兩點：一是百日咳毒素作為細菌外毒素具有生物毒性，直接作用于人體可能引發(fā)細胞損傷、免疫紊亂等風險，嚴重時可導致類百日咳癥狀；二是產品生產遵循科研級標準，僅通過純度、活性驗證，未經過臨床應用所需的安全性（如過敏反應、毒性劑量）、無菌度（如無熱原）驗證，不符合臨床使用規(guī)范，因此僅限實驗室研究場景（如細胞培養(yǎng)、動物模型）。
免責聲明：本文內容由人工智能生成，旨在對百日咳毒素的科研相關信息進行整理與匯總，僅供科研人員參考借鑒，不構成專業(yè)實驗操作指導、醫(yī)療建議或臨床應用依據(jù)。
1. 來源與分子結構
百日咳毒素來源于百日咳鮑特氏菌的代謝產物，經純化后形成由6 個非共價結合亞基構成的多元件蛋白復合物，總分子量約為 105kDa，各亞基分子量范圍約 9-28kDa，具體組成及功能如下：
亞基組成與比例：亞基分為 S1、S2、S3、S4、S5 五種，天然狀態(tài)下比例為 1:1:1:2:1（S4 亞基以 2 個拷貝存在）；
功能分區(qū)：
A 啟動子（S1 亞基）：作為復合物的活性核心，具備 NAD + 糖基水解酶與 ADP - 核糖基轉移酶活性，可將 NAD + 的 ADP 核糖基團轉移至 Gαi、Gαo、Gαt 家族 G 蛋白的 α 亞基，直接調控 G 蛋白功能；
B 寡聚體（S2、S3、S4、S4、S5 亞基）：負責毒素與細胞的結合及內化，可識別細胞表面多種受體（如 TLR4、糖蛋白 Ib、GM1 神經節(jié)苷脂、IL-2 受體等）的多糖殘基或鞘脂類分子，介導毒素通過受體依賴性內吞作用進入細胞。
空間結構：結晶狀態(tài)下呈金字塔形，A 啟動子位于頂端，中間層為 S5 亞基，底層由 S2-S4、S3-S4 兩個二聚體構成，這種結構保障了毒素的細胞靶向性與活性發(fā)揮。
2. 產品核心屬性
基于科研級產品標準，百日咳毒素的核心屬性如下：
FAQ 1：該百日咳毒素凍干粉的保存期限是多久？復溶后還能保存嗎？
A：未復溶的凍干粉在4℃ 條件下可穩(wěn)定保存 2 年，需始終保持無菌真空包裝狀態(tài)；復溶后的溶液仍需置于 4℃保存，有效期縮短至 6 個月。特別注意：無論是否復溶，均不可冷凍保存，冷凍會破壞毒素亞基結構，導致活性徹底喪失。部分研究級產品也有 - 80℃冷凍保存的規(guī)范，但需嚴格遵循具體產品說明，避免反復凍融。
FAQ 2：復溶百日咳毒素時，應該選擇什么溶劑？長期保存復溶后的溶液有特殊要求嗎？
A：初次復溶可使用無菌純化水或實驗所需的無菌緩沖液（如常規(guī) PBS），復溶后需輕輕顛倒混勻使懸浮液均勻，嚴禁渦旋振蕩，避免 A 啟動子與 B 寡聚體分離。若需長期保存復溶液，建議使用高離子強度緩沖液（如無菌 0.1M 磷酸鈉緩沖液，pH7.0，含 0.5M 氯化鈉），可顯著提升毒素穩(wěn)定性。此外，復溶后的溶液不可無菌過濾，過濾會導致毒素被截留，造成物料損失。
3. 生理功能與作用機制
百日咳毒素的核心功能是通過調控 G 蛋白信號通路，影響細胞生理活動及宿主免疫反應，具體機制可分為三個關鍵步驟，其毒性作用與信號調控效應密切相關：
細胞結合與內化：B 寡聚體識別并結合靶細胞表面受體，通過受體介導的內吞作用進入細胞，隨后經胞內體途徑及高爾基體復合物逆向轉運至內質網(wǎng)，部分研究顯示其也可通過內吞小泡與溶酶體融合后釋放至胞質；
活性亞基釋放：在內質網(wǎng)或胞質環(huán)境中，A 啟動子從復合物中解離，進入胞質發(fā)揮催化作用；
G 蛋白修飾與信號調控：A 啟動子對 G 蛋白（主要是 Gi/o 家族）進行 ADP - 核糖基化修飾，導致 G 蛋白失活，進而引發(fā)多重信號效應：
調控 cAMP 信號通路：破壞 Gi 蛋白對腺苷酸環(huán)化酶的抑制作用，導致胞內 cAMP 濃度異常升高，激活 PKA-CREB 信號軸，誘發(fā)炎癥反應；
干預免疫相關通路：激活 MAPK 途徑調節(jié)細胞增殖凋亡，激活 NF-κB 途徑誘導炎癥因子（IL-1β、IL-6、TNF-α 等）釋放，同時抑制巨噬細胞吞噬功能及 T 細胞活化，實現(xiàn)免疫逃逸；
損傷組織功能：破壞呼吸道上皮細胞纖毛運動，導致黏膜防御功能下降，這與百日咳患者的痙攣性咳嗽等癥狀直接相關。
從生物活性驗證來看，該毒素在實驗中表現(xiàn)出明確的活性特征：在 CHO（中國倉鼠卵巢）細胞實驗中（參照 Hewlett et al. 方法），誘導細胞產生簇聚生長模式所需的最低濃度約為 0.03ng/ml（具體數(shù)值因批次略有差異）；在腺苷酸環(huán)化酶活性檢測中（參照 Wolff et al. 方法），含 1μM 鈣調蛋白的反應體系中，其活性可達 9 皮摩爾 / 分鐘 / 微克（批次間存在正常波動）。
FAQ 3：產品標注的 “>99% 純度” 是否包含無鹽特性？該純度標準如何保障實驗準確性？
A：產品純度 > 99% 且明確標注 “Salt-Free”（無鹽），二者是獨立且關鍵的質量指標。無鹽特性可避免鹽離子（如鈉離子、氯離子）對細胞實驗（如 CHO 細胞簇聚形態(tài)觀察）或酶活性實驗（如腺苷酸環(huán)化酶活性定量）產生非特異性干擾；>99% 的高純度則能排除雜蛋白對實驗結果的影響，確保觀察到的細胞信號變化、動物模型反應均由百日咳毒素本身引起 —— 例如在 EAE 造模中，低純度毒素可能因含其他細菌蛋白導致免疫反應紊亂，高純度則可保證模型建立的穩(wěn)定性與重復性。
FAQ 4：百日咳毒素誘導免疫抑制的具體表現(xiàn)有哪些？這一特性在科研中有何應用價值？
A：其免疫抑制作用主要體現(xiàn)在三個方面：一是抑制抗原呈遞細胞功能，阻礙 T 細胞活化；二是減少 B 細胞產生抗體，削弱體液免疫；三是抑制巨噬細胞和中性粒細胞的吞噬殺傷能力，幫助百日咳鮑特氏菌逃避宿主清除。在科研中，這一特性可用于：
研究病原體免疫逃逸機制，解析細菌與宿主的相互作用網(wǎng)絡；
建立免疫抑制相關疾病模型，探索免疫調節(jié)藥物的作用靶點；
驗證 G 蛋白信號通路在免疫細胞活化中的調控作用。
4. 主要應用場景
基于其對 G 蛋白信號的調控作用及免疫激活特性，該毒素主要用于以下科研領域：
細胞信號通路研究：作為工具試劑，用于驗證 Gi 家族 G 蛋白在信號通路中的功能 —— 通過加入百日咳毒素阻斷 Gi 信號，觀察靶基因表達、酶活性（如腺苷酸環(huán)化酶）的變化，明確通路依賴關系。例如在研究激素信號傳導時，可利用其阻斷 Gi 偶聯(lián)受體介導的抑制效應，精準定位通路關鍵節(jié)點；
自身免疫疾病模型建立：作為佐劑與 MOG（35-55）、PLP（139-151）等免疫肽聯(lián)合使用，誘導鼠類建立實驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）模型—— 該模型是研究多發(fā)性硬化癥（MS）的 “金標準”，可再現(xiàn)神經炎癥、脫髓鞘等病理特征。其作用機制包括觸發(fā) IL-6 介導的信號級聯(lián)、激活 TLR4-Pyrin-IL-1β 通路，促進白細胞浸潤血腦屏障，提升模型成功率；
疫苗與藥物研發(fā)：作為百日咳疫苗的關鍵抗原成分，其中和表位（如 hu11E6、hu1B7 抗體結合位點）的研究為新型疫苗設計提供依據(jù)，可通過基因工程技術優(yōu)化疫苗的免疫原性與安全性。同時，針對其毒性機制的研究也為開發(fā)百日咳治療藥物（如中和抗體）奠定基礎。
FAQ 5：使用百日咳毒素建立 EAE 模型時，有哪些關鍵注意事項？
A：模型建立的成功率受多重因素影響，核心注意事項包括：
劑量控制：需根據(jù)小鼠品系、性別調整劑量，常規(guī)腹腔注射劑量約 20μg/kg，且每個批次需預實驗確定最佳劑量；
使用時機：通常在免疫后即刻及免疫后第 2 天分次注射，與弗氏完全佐劑協(xié)同增強免疫應答；
機制關聯(lián)：需確認毒素活性完整性，因其誘導 EAE 依賴 ADP 核糖基轉移酶活性及 Pyrin 蛋白激活，活性缺失會導致模型建立失��；
動物選擇：不同品系小鼠敏感性差異顯著，常用 C57BL/6 小鼠建立經典模型。
FAQ 6：操作百日咳毒素時需注意哪些安全規(guī)范？
A：作為細菌外毒素，操作時需嚴格遵循生物安全規(guī)范：
防護措施：避免吸入粉塵或氣溶膠，操作時佩戴手套、口罩及護目鏡，操作后立即用肥皂和大量水清洗暴露皮膚；
廢棄物處理：剩余溶液及容器需按有害生物制劑規(guī)范，送至指定廢棄物處理場處置；
應急處理：若不慎吸入或皮膚接觸后出現(xiàn)不適，需立即轉移至新鮮空氣處并及時就醫(yī)；
儲存限制：需單獨存放于 4℃環(huán)境，遠離食品、飲料及強氧化劑等物質，避免兒童接觸。
FAQ 7：該百日咳毒素能否用于人體相關實驗或臨床研究？為什么產品說明中強調 “For research use only”？
A：僅可用于科研實驗，禁止用于人體實驗、臨床診斷或治療。原因有兩點：一是百日咳毒素作為細菌外毒素具有生物毒性，直接作用于人體可能引發(fā)細胞損傷、免疫紊亂等風險，嚴重時可導致類百日咳癥狀；二是產品生產遵循科研級標準，僅通過純度、活性驗證，未經過臨床應用所需的安全性（如過敏反應、毒性劑量）、無菌度（如無熱原）驗證，不符合臨床使用規(guī)范，因此僅限實驗室研究場景（如細胞培養(yǎng)、動物模型）。
免責聲明：本文內容由人工智能生成，旨在對百日咳毒素的科研相關信息進行整理與匯總，僅供科研人員參考借鑒，不構成專業(yè)實驗操作指導、醫(yī)療建議或臨床應用依據(jù)。
| 名稱 | 貨號 | 規(guī)格 |
| 百日咳毒素 | abs42024900-50ug | 50ug |
| 百日咳毒素 | abs42024900-100ug | 100ug |
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