AbMole丨Blasticidin S杀稻瘟菌素S在抗肿瘤、抗植物病害中的应用

Blasticidin S（杀稻瘟菌素S，AbMole，M9163）是一种从灰色产色链霉菌（Streptomyces griseochromogenes）发酵液中分离获得的核苷类抗生素，对细菌、真菌、酵母、植物及哺乳动物细胞等具有广泛的抑制活性。在分子生物学研究中，Blasticidin S常被用作筛选标记，用于筛选携带特定抗性基因（如BSD或BSR基因）的转染细胞。Blasticidin S在水稻等农作物的真菌感染和肿瘤抑制等方向也有一定的应用潜力。

一、Blasticidin S的作用机制

Blasticidin S（灭瘟素S，AbMole，M9163）主要通过合核糖体大亚基的肽基转移酶中心，来特异性抑制原核和真核细胞的蛋白质合成。具体而言，Blasticidin S能干扰肽酰-tRNA的水解过程，从而抑制肽键的形成。同时Blasticidin S还可以干扰释放因子eRF1进入肽基转移酶中心，这使得新生肽链无法释放。综上，Blasticidin S可从多个环节阻断蛋白质合成，最终导致细胞因无法正常合成蛋白质而生长停滞甚至死亡[1]。

图1冷冻电镜解析哺乳动物终止复合物（TC）的结构与BlaS之间的互作[1]

二、Blasticidin S（杀稻瘟菌素）的科研应用

1.Blasticidin S（BlaS）用于构建稳定表达细胞株实验

在细胞生物学和分子遗传学研究中，Blasticidin S广泛应用于筛选携带抗性基因的转染细胞。Blasticidin S（灭瘟素S，AbMole，M9163）的抗性基因主要有BSD基因和BSR基因。BSD基因来源于土曲霉（Aspergillus terreus）。该基因编码一种Blasticidin S脱氨酶，能够催化Blasticidin S的脱氨反应，从而使其失去活性；BSR基因来源于蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）。该基因同样编码一种Blasticidin S脱氨酶，其作用机制与BSD基因类似。在实际操作中，一般可以通过DNA重组技术，如使用无缝克隆、DNA连接酶等方法将需要转染的外源基因整合到带有BSD或者BSR基因的载体上，随后转染细胞并进行抗性筛选。

图2.带有BSD基因的质粒

对于哺乳动物细胞而言，Blasticidin S（杀稻瘟菌素，AbMole，M9163）常用的筛选浓度为1-50 μg/mL，如暂不清楚最佳筛选浓度，则需进行预实验以构建灭杀曲线。将未转染细胞接种于24孔、12孔或者6孔板中，待细胞汇合度达60 %时加入含不同浓度的Blasticidin S培养基，浓度梯度可以设置成0、5、10、15、20μg/mL（或扩展至50 μg/mL），每2天更换含Blasticidin S的培养基，一周左右可杀死大于90%细胞的最低浓度为最佳筛选浓度。

在确定最佳筛选浓度后，即可进行转染，一般在转染后的48小时即可进行筛选，注意转染后的细胞接种数量不宜过多，否则会影响后续的Blasticidin S筛选效率，通常接种时的覆盖率为25%左右；此外，处于分裂旺盛期的细胞最适合Blasticidin S进行筛选，一般汇合度为70-80%。在筛选过程中每2天去除培养基，加入含Blasticidin S（杀稻瘟菌素，AbMole，M9163）的新鲜培养基，筛选周期为一周左右，待对照组细胞全部死亡后，即可对存活的阳性细胞进行抗性验证、扩增和冻存。

Blasticidin S（灭瘟素S，AbMole，M9163）除了用于哺乳动物细胞的筛选外，还能用于细菌甚至藻类的筛选，包括大肠杆菌和某些藻类细胞，例如莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）。Blasticidin S在固体或者液体培养环境中均能有效抑制莱茵衣藻的生长，其最小抑制浓度为50 μg/mL[2]。

图3. Blasticidin S可用于Chlamydomonas reinhardtii的筛选[2]

2.BlasticidinS用于其它实验

水稻病害抑制：作为首个取代汞制剂的生物源抑制剂，Blasticidin S（杀稻瘟菌素，AbMole，M9163）广泛用于防治稻瘟病（Magnaporthe oryzae）。其通过抑制真菌蛋白质合成，阻断孢子萌发与菌丝扩展，有效降低病害传播[3]。

肿瘤细胞抑制研究：Blasticidin S（灭瘟素S，AbMole，M9163）可抑制部分肿瘤细胞系（如B16、U87MG、BaF3）的增殖[4]，为抗肿瘤抑制方案提供更多思路。

蛋白质合成抑制机制研究：Blasticidin S（灭瘟素S，AbMole，M9163）通过特异性结合核糖体，干扰肽键形成并抑制肽基-tRNA水解，被广泛用于探索蛋白质合成的分子机制。其作用位点明确，是研究翻译终止、核糖体功能的经典工具。

参考文献及鸣谢

[1] K. T. Powers, F. Stevenson-Jones, S. K. N. Yadav, et al., Blasticidin S inhibits mammalian translation and enhances production of protein encoded by nonsense mRNA, Nucleic acids research 49(13) (2021) 7665-7679.

[2] F. de Carpentier, J. Le Peillet, N. D. Boisset, et al., Blasticidin S Deaminase: A New Efficient Selectable Marker for Chlamydomonas reinhardtii, Frontiers in plant science 11 (2020) 242.

[3] P. C. Ceresini, V. L. Castroagudín, FÁ Rodrigues, et al., Wheat Blast: Past, Present, and Future, Annual review of phytopathology 56 (2018) 427-456.

[4] N. Ishiyama, M. O'Connor, A. Salomatov, et al., Computational and Functional Analyses of HER2 Mutations Reveal Allosteric Activation Mechanisms and Altered Pharmacologic Effects, Cancer research 83(9) (2023) 1531-1542.