标题：蓖麻毒蛋白
概述
蓖麻（Ricinus communus）又称大麻子、红麻等，是大戟科蓖麻属植物，蓖麻栽培历史悠久，是世界十大油料作物之一，主要分布于非洲、亚洲等，具有特殊的用途和很高的经济价值。中国蓖麻资源丰富，种植面积约700万亩，蓖麻籽年产量34万吨，居世界第2位。蓖麻的种子（蓖麻子）蓖麻籽是蓖麻成熟的果实，含有45%左右的油，其油可作为重要的化工原料，生产润滑油、油漆、表面活性剂等。榨油后可剩余50%的蓖麻饼粕，饼粕脱脂后含35%左右的蛋白质，但因其废弃物中含5 %（wt %）的剧毒蓖麻毒蛋白，使大量蛋白质无法利用。[1-2]
蓖麻毒蛋白（Ricin）是蓖麻种子中的一种毒蛋白，含量占籽重的1%-5%。在1887年，Dixson首次证明了蓖麻籽的毒性是由一种蛋白引起的。19世纪60年代，Stillmark详细地研究了这种毒素蛋白，并建议命名为“Ricin”。此后，蓖麻毒蛋白所具有的特殊的理化性质和生物学特性引起许多生物化学家的浓厚兴趣和关注。研究表明，蓖麻毒蛋白对所有哺乳动物真核细胞都有毒害作用，而对某些恶性肿瘤细胞毒性更强。[3]这使它在医学上成为用于杀伤肿瘤细胞的首选毒素之一。Ricin是天然药物中最毒的蛋白之一，其小鼠LD50为7-10μg/kg，成人致死量为7mg，平均一分子Ricin就足以杀死一个细胞。[4-5]
蓖麻毒蛋白由A，B两条链构成，具有很强的细胞毒性，一旦进入胞质溶胶，毒蛋白A链便会催化核糖体的脱嘌呤作用，1min便可导致1500个核糖体失活。蓖麻毒蛋白在医学上广泛用作抗癌免疫毒素。中国是蓖麻的主要生产国，蓖麻的研究处于世界领先地位。随着蓖麻油需求量的增大，大量的蓖麻脱脂粕产生，但由于含有毒性物质，而限制了蓖麻的综合利用。[6]
物化性质
化学组成及性质蓖麻毒蛋白是糖蛋白异二聚体，是由全毒素、毒类素、凝集素三种物质组成的蛋白质，并由数种不同类型的高分子蛋白质组成，其分子式为：-[C8H8N2O2]n-，分子量64000左右，也有报道为36000～85000。已发现的结晶型有已发现的类型有：结晶型（2种）、B1型、T3型、G型、D型，中国和日本生产的小蓖麻还有E型。其中以D型毒性最强（比其它型的毒性强10-20倍）。[7]  蓖麻毒蛋白分子三维结构[8]
蓖麻毒蛋白的氨基酸组成（质量百分比）如下：赖氨酸-1.5%，撷氨酸-2.9%，甘氨酸-2.0%，异亮氨酸-3.6%，组氨酸-0.9%，色氨酸-0.8%，亮氨酸-3.8%，苯丙氨酸-2.3%，苏氨酸-2.%，肤氨酸-1.6%，天冬氨酸-10.3%，蛋氨酸-0.9%，谷氨酸-6.8%，精氨酸-12.7%，丝氨酸-8.2%。由此可见蓖麻毒蛋白中精氨酸、天冬氨酸、丝氨酸和谷氨酸的含量较多。[9]而A链色氨酸200、精氨酸180、谷氨酸177、酪氨酸123和酪氨酸80在氨基酸序列中是几个保守的非极性氨基酸，它们对稳定活性中心起了一定的作用。由于A链的赖氨酸的含量低，所以可防止泛素化和泛素介导的蛋白酶水解，有研究证明赖氨酸被移除不会影响A链的活性、结构、稳定性，如果在上面附加4个赖氨酸残基，A链的降解速度会明显加快。[10]  蓖麻毒蛋白标准色谱[11]
蓖麻毒蛋白为白色粉末或结晶型固体，无味，不溶于乙醇、乙醚、氯仿、甲苯等有机溶剂，溶于稀酸或盐类水溶液，在饱和的硫酸铵溶液中能沉淀析出。在沸水中或加压蒸汽处理可使Ricin凝固变性，失去毒性，但在干热的情况下变性很小。蓖麻毒蛋白在蓖麻籽中含量为1%～5%，也有含量为0.5%～15%的报道，其在蓖麻的根、茎、叶中也有一定含量。热榨油形成的蓖麻粕中Ricin活性趋近于零，而在冷榨油形成的蓖麻粕中Ricin活性较高，因此Ricin在蓖麻粕中活性取决于榨油方式。与一般蛋白质相比，Ricin对热、酸、碱比较稳定，在半乳糖溶液中可以保存数月而不失活。[8]分子链结构Ricin由两个肽链以二硫键共价相连接，作为糖蛋白，Ricin含有共价结合的糖分子，糖的主要组成是甘露糖、葡萄糖和半乳糖。蓖麻毒蛋白的一级结构分析已由Funatsu等人完成。[11]两条多肤链分别称为A链（Ricinchain A，RTA）和B链（Ricinchain B，RTB）。RTA是活性链，也是是毒性链，是一种糖苷酶，相对分子质量约为31000。RTB是结合链，有凝集素的活性，相对分子质量约为34000，B链上含有两个半乳糖结合位点，能与细胞上含半乳糖的糖蛋白或糖脂结合。两者间由二硫键连接。RTA和RTB都有糖基化的侧链。蓖麻毒素的一级结构分析己由Funats等完成。结果显示：A链含有约263个氨基酸残基，第10个残基Asn为糖基化部位，接有（G1cNAc）2（Man）4寡糖链。RTA 是由267个氨基酸组成的球形蛋白，含有8个α螺旋和8个β转角和一些无规则卷曲等构象单位，活性中心为Arg180；RTB 是由262个氨基酸组成的哑铃形蛋白。通过生化和突变分析，证明RTB至少有3个半乳糖结合位点，可与细胞膜上的糖，如半乳糖和N-乙酰多巴胺形成氢键。RTA的Cys259和RTB的Cys4 由二硫键结合，借助RTB的携带作用而使RTA进入细胞发挥其毒性。不同蓖麻及其变种的毒蛋白，其氨基酸序列不完全相同。Ramesh等分离出2种不同的毒蛋白Ricin D和Ricin E，而Cawley等分离出3种不同的毒蛋白Ricin1、Ricin2和Ricin3。这些蛋白的等电点从5.9到8.8不等。[12]  蓖麻毒蛋白的高效液相色谱[13]
A链中只有两个Lys残基，一个位于N端第4位，一个位于C端附近，对于A链的毒性作用极为重要。B链是由260个氨基酸残基组成，并有4个分子内的二硫链，有两条寡糖链（G1cNAc）2（Man）6和（G1 cNAc）2（Man）7，分别接在第93位和133位Asn残基上，故分子量较A链高。B链两条寡糖链末端甘露糖残基可以和网状内皮细胞特别是巨噬细胞结合，后者细胞表面富含甘露糖受体，可优先摄取蓖麻毒素，这对于毒素发挥生物功能有重要的作用。其A链（RTA）在B链（RTB）的协助下，容易穿过细胞膜，破坏核蛋白体60S亚单位，抑制蛋白质的合成，导致细胞死亡。[14]Ricin的一级结构表明，A链由263个氨基酸残基组成，分子量32000，是活性链，第10个残基Asn（天门冬酰胺）已糖基化，接有（Glc Nac）2：（Man）4寡糖链。A链中只有两个Lys残基，一个位于N端第四位，一个位于C端附近，它们对A链的毒性作用至关重要。B链是由259个氨基酸残基组成的序列，含有两个寡糖链（Glc Nac）2（Man）8和（Glc Nac）2（Man）7，分别与第93位和第133位上两个Asn残基相连，分子量34000。不同品种的蓖麻及其变种的毒蛋白的氨基酸序列不完全相同。[15]  A链电泳图[16]
A链（RTA）和B链（RTB）都有糖基化侧链，两者间由二硫键连接RTA和RTB均已克隆并在大肠杆菌中表达。A链共分为三个结构域。结构域1为N端117个氨基酸残基，约占整个链长的40%，由6个β折叠和2个α螺旋组成.结构域2为118-210位也由近40%氨基酸残基组成，主要由5个α螺旋组成，其中E螺旋最长，由20个氨基酸残基组成（161-180位），长度超过5个螺旋，位于整个分子中心，并有一个偏向C端约30度弯曲，折椅弯曲使谷氨酸177，精氨酸180伸向分子表面形成活性中心。剩下的20%残基为结构域3，主要由无规则卷曲组成，靠近C端富含疏水氨基酸，它可能对蓖麻毒蛋白A链的跨膜运输起重要作用，结构域3一侧形成活性中心的一部分，另一侧通过疏水相互作用与B链结合。[17]
天然A链是一种高度糖基化的蛋白，容易被肝细胞识别并加以清除，用原核系统表达重组的蓖麻毒蛋白A链（recombinantRicintoxin A chain rRTA）不但可以排除B链的影响，而且也不发生糖基化，弥补了天然A链的缺陷。[18]1992年美国芝加哥大学Morris等人研究得出：在蓖麻毒蛋白267个氨基酸残基中，222个（约83%）可逐个删除而不影响A链识别和催化活性，但允许删除片段都较短，仅一个片段含20个氨基酸，其余是5个、2个氨基酸小片段。蛋白内部一些疏水性残基，还有部分α-螺旋和β-折叠中残基也可删除，这使A链有了相当强的弹性，它可弥补结构上一定程度的变化，从而保持其生物活性。B链是结合链，分子量约为34000，由259个氨基酸残基组成，空间结构似哑铃，每一边都有一个半乳糖结合位点。B链由两个结构域组成，这两个结构域有很高的同源性。1-135位氨基酸组成结构域1，136-262位氨基酸组成结构域2，从结构上看这两部分的氨基酸序列有32%相同，每一结构域又可分为α，β，γ亚结构域以及λ连接肽，亚结构之间相互作用形成疏水核，来稳定B链的二维构象，结构域1的α和结构域2的γ亚结构域有糖结合活性，因此推测B链由一个具有结合半乳糖性质的多肽，通过基因重复与融合而形成，与独立进化的蓖麻毒蛋白A链基因融合而形成蓖麻毒蛋白。[13]蓖麻毒蛋白B链与糖的结合主要通过氢键，这也决定了对糖构型的专一性，同时蓖麻毒蛋白B链与糖相互作用的位点比较少，这也与蓖麻毒蛋白B链与半乳糖结合能力低一致。B链中含有高达25%的螺旋区，它有凝集素的活性。B链两条寡糖链末端（GicNac）2（Man）8和（GicNac）2（Man）7甘露糖残基可以与网状内皮细胞，特别是巨噬细胞结合，后者细胞表面富含甘露糖受体，可以优先摄取蓖麻毒素，这对于毒素发挥生物功能有重要作用。[19]  蓖麻毒蛋白电泳图[20]分离纯化蓖麻毒蛋白已被广泛用于“导向药物”的制备（即免疫毒素），将蓖麻毒蛋白应用于生物农药方向也已受到广泛关注与研究，因此，蓖麻毒蛋白的提取纯化具有重要意义，研究提高蓖麻毒蛋白提取率的方法，并用于大规模生产之中，是许多专家正在进行的一项重要研究。[11]  蓖麻毒蛋白液相色谱[21]
从蓖麻种子或蓖麻饼粕中提取蓖麻毒蛋白粗提液的方法主要有：乙酸溶液提取法；磷酸缓冲溶液提取法；硫酸铵沉淀法和透析法等。随着基因技术的发展，利用基因克隆方法获得Ricin亦有成功报道。[22]
（1）乙酸提取法，称取适量蓖麻饼在研钵中研碎（研碎置于冰浴中，防止蓖麻毒蛋白在研碎过程中变性），加入适量乙醚以脱去脂肪。浸泡20 min后，用四层纱布过滤，以滤去含脂乙醚。将脱脂后的蓖麻饼在室温下晾干，用冰醋酸在4℃下分别浸泡20 h，用纱布过滤得粗提液。[23]
（2）酸缓冲液提取：用磷酸缓冲液浸泡蓖麻饼处理样品20 h后，用聚乙二醇吸水，经5000r/min离心机离心15min，取上清液测定蓖麻毒蛋白含量。[24]
（3）硫酸铵沉淀和透析法：在滤液中分别加入固体硫酸铵70%饱和度，5000r/min离心20min，所得深沉物先对蒸馏水透析，再对pH 7.7的HCl-Tris缓冲液透析。透析后的样品用相对分子质量为6000的聚乙二醇覆盖1-2天，直至把样品中的水分吸干得粗蓖麻毒蛋白。收集所得粗蓖麻毒蛋白，用紫外分光光度计测定蓖麻毒蛋白含量。利用蓖麻毒素和凝集素对D-半乳糖基结合的特性，采用琼脂糖Sepharose 4B吸附，用半乳糖洗脱，再用纤维素离子交换柱层析或葡聚糖凝胶过滤可进一步纯化得到蓖麻毒素。[25]高宝岩将适量去壳蓖麻籽和石油醚加入到食品粉碎机中进行粉碎脱脂，过滤除去石油醚，用乙醚洗涤滤饼，所得脱脂蓖麻粉置于用醋酸调整pH=3.8的醋酸水溶液中浸取12h，所得上清液对蒸馏水透析24h，然后对pH=6.5磷酸缓冲溶液透析24h，透析液经25000 r/min超速离心30min，上清液为蓖麻毒蛋白粗提液。然后将蓖麻毒蛋白进行柱层析分离纯化，毒蛋白粗提液经琼脂糖Sepharose 4B分离得到纯品。[26]郑成等通过乙酸提取、硫酸铵沉淀、透析，制备蓖麻粗蛋白，用紫外可见分光光度计测定蓖麻毒蛋白的含量，还使用高效液相色谱进行了分析，提取率较高，结果较满意。[27]
（4）随着基因工程技术的发展，已能利用基因克隆的方法制备Ricin。从蓖麻籽中提取信使核糖核酸（MRNA），建立CDNA文库，通过克隆获得Ricin。由于基因转导的高效性、较高的表达水平和完整的翻译后加工过程，此系统适用于制备临床治疗用的Ricin。[28]检测蓖麻毒蛋白分析检测尚缺乏简单、快速、准确的定量分析方法，通用的方法如红血细胞凝集法、280nm紫外吸收法，仅达目视比较半定量分析，还不适用于工业化规模的产品控制分析，更缺乏同时检出能力。郑成、高宝岩用高效液相色谱法在色谱柱150×4.6mm，5μm键合C4固定相，水、乙腈混合流动相，流速1mL/min，紫外检测器测定波长280nm的色谱条件下，同时测定蓖麻毒蛋白和蓖麻碱，效果令人满意。  蓖麻毒蛋白Elisa标准曲线[29][30]
试纸膜免疫层析法是一种快速免疫检测技术。它是继同位素、酶、荧光素等三大传统标记技术以及各种免疫检测法之后，应用金标记，带色乳胶及免疫层析原理结合而发展起来的具有专一性强，灵敏度高，操作简单，反应快速及经济实用等特点。这种检测法把以往对毒素的检测法（包括需要数天的动物毒性测定及进行电泳等理化分析）以及广泛采用的酶联免疫吸附法（即ELISA法，一般测定时间4-8h），简化到一步法，其实用性明显。[31]  蓖麻毒蛋白血细胞凝结素实验[32]
作用机理
毒性蓖麻毒蛋白是蓖麻毒素中毒性最强的一种，对各种哺乳动物都有毒。家畜中，兔和马较敏感，羊和鸡等较不敏感。兔（肌肉注射）半数致死剂量LD50为4.1μg/kg，小鼠（腹腔注射）LD50为10μg/kg，人经口致死量为0.15-0.2g，静脉致死量为20 mg。蓖麻毒蛋白是一种细胞毒素，对小白鼠有毒，但对斜纹夜峨无毒，可能是小鼠肠胃能吸收蓖麻毒素，而昆虫的肠胃细胞不易于吸收大分子。[33]毒理一个蓖麻毒蛋白分子进入细胞内，就足以使整个细胞的蛋白质合成完全停止而死亡。蓖麻毒素的毒性多肽是A链，A链具有使核糖体失活的能力。B链上含有两个半乳糖结合部位，能与细胞上含半乳糖基的糖蛋白或糖酯结合，蓖麻毒蛋白通过B链连接在细胞表面含有半乳糖末端的糖蛋白和脂蛋白上进入细胞，A链在B链的帮助下，容易穿过细胞膜破坏核蛋白体60S亚单位，抑制蛋白质的合成，致使细胞死亡。蓖麻毒蛋白的毒性作用机理可概括为：B链与细胞膜受体结合并与膜作用形成通道；与B链接触的细胞膜内凹，蓖麻毒素分子被吞噬;完整的毒素分子在高尔基体或溶酶体内裂解成A-B链，并透过膜进入胞浆；A链在胞浆中催化失活核糖体的60S亚基，从而抑制蛋白质合成。[34]
每个细胞可以结合106-108个蓖麻毒蛋白分子。Tonevitsky等用膜脂中含GMI脂质体作为细胞膜模型证明了蓖麻毒蛋白B与膜作用是通过两个区域：一个半乳糖结合位点和一个疏水区，一个二亮氨酸基序或K-K/R-F/Y-F基序都可以充当内吞信号。一些生长因子、转铁蛋白、脂蛋白和激素都可能参与蓖麻毒蛋白分子的吸收。进入细胞后，大部分又回到细胞表面，仅有少量在高尔基体或溶酶体的作用下被裂解成两条单链即A链和B链。Endo等研究表明它是以酶的方式直接作用于60S大亚单位28SrRNA，水解4324位点腺嘌呤N-糖苷键，使其丧失RNA酶的抗性而被水解，从而抑制蛋白质合成。一般生理状况下1分子蓖麻毒蛋白A链能在1分钟内脱去1000-2000个哺乳动物核糖体的腺嘌呤。[35]Endo等研究表明，Ricin是以酶的方式直接作用于60S大亚基。A链具有RNAN-糖苷酶活性，特异性地水解真核细胞核糖体28S rRNA的第4324位腺苷酸的糖苷健，释放出一个腺嘌呤碱基，使核糖体失活。Tonevitsky等[4]用膜脂中含GM1脂质体作为细胞膜模型，证明了RTB与膜作用是通过两个区域：半乳糖结合位点和一个疏水区。B链与膜结合，帮助A链进入细胞。[29]
Ricin通过RTB（B链）连接在细胞表面含有半乳糖末端的糖蛋白和脂蛋白上进入细胞，每个细胞可以结合106 到108个Ricin分子。Ricin最可能通过包被小窝和小泡进入细胞。一些脂蛋白、转铁蛋白质、生长因子和激素都可能参与Ricin分子的吸收作用。Ricin分子只有通过高尔基体（TGN）进入胞质溶胶中才能发挥毒性作用。Ricin进入细胞后，部分被溶酶体降解，部分又回到细胞表面，仅少量进入到高尔基体中（对Ricin如何进入TGN还不了解）。通过高尔基体逆向转运，Ricin到达内质网。一旦进入胞质溶胶，RTA（A链）便会催化核糖体的脱嘌呤作用，1min便可导致1500个核糖体失活，从而抑制蛋白质合成。Ricin不仅具有N—糖苷酶活性，使核糖体失活，当RTB与细胞膜表面的受体结合后，信号从膜受体到核的转导过程中，还能诱导细胞凋亡、细胞因子的产生和脂质体过氧化等毒性作用。[32]
尚没有关于RTA链对其天然底物28S 核糖体的作用模型，但人们已用底物类似物和人工合成寡核苷酸序列对其作用机制进行研究，认为底物本身的构象对酶的识别和催化很关键，脱嘌呤特异靶位点是一个富含嘌呤碱基的，并具有12或14个核苷酸序列。处于中央的GAGA四核苷酸形成发夹结构，这种四环结构能被A链所攻击，其中第一个A（腺嘌呤核苷酸）便是要脱去的A（如图2）。虽识别核糖体机制尚有待于研究，但人们可借助于底物类似物FMP和APG的A链复合物晶体模型，提出一个合理的脱嘌呤机制。公认的RTA作用机制符合于RTA结构和动力学分析。底物结合于活性部位裂隙中，要脱去的A（腺苷）与Tyr80和Tyr123重叠形成”三明治”结构。[16]基因脱毒生物技术的发展及基因沉默技术的出现，为蓖麻脱毒问题的解决提供了新的方法。基因沉默理论认为，导入与内源基因有较高同源性的基因可加强内源基因的沉默。Angel SM和Hamilton A J等的研究也表明，转入重复DNA片段引起内源基因近100%的转录后沉默。这为转基因沉默内源基因提供了更加高效的方法。[20-21]共抑制（co-suppression）指基因间相互作用引起的失活现象，当引入一个与植物内源基因有部分同源性的高效基因表达结构时，不但外源基因未能按预期方式进行高效表达，反而抑制了内源基因的表达。这些研究结果表明，重复抑制比单基因抑制效果好，反义基因比正义基因更能抑制同源基因的表达。[36]
应用
抗肿瘤药物蓖麻毒蛋白（ricin）是一种植物毒蛋白，具有相当明显的抗肿瘤作用，它们能通过抑制蛋白质合成来杀死癌细胞。蓖麻毒蛋白抗癌机理主要是：它能强烈地抑制各种癌细胞的蛋白合成，中度抑制DNA的合成，而对RNA的抑制则较弱。[37]另一个重要的药理作用是：它具有很强的抗原性，可经各种途径进入机体，并可产生抗体和过敏反应，由于蓖麻毒蛋白能产生细胞毒作用，所以它能抑制巨噬细胞等参与免疫功能。但由于蓖麻毒蛋白的毒性极强，在使肿瘤减退的同时常伴随有体重增加、水肿、血中蛋白质减少等毛细血管渗漏综合症及神经性毒性反应，因此，限制了它在肿瘤化疗中的应用。[38]  蓖麻毒蛋白与肝癌细胞结合示意图[39]
Ricin能标靶到特殊的细胞，如癌细胞。早在Ricin作用机制被了解之前就已经发现了其抗肿瘤特性。1951年，Mosinger报道Ricin对大鼠肉瘤的效用。1970 年，Lin等报道Ricin可治疗艾氏腹水瘤。对小鼠艾氏腹水癌的生长有预防作用。[40]1980年，Fodstad和Pihl验证Ricin和阿霉素联合对接种白血病L1210细胞的小鼠的效果，他们发现了协同作用的效应及寿命延长198%，说明Ricin与阿霉素联合应用的协同作用。[41]研究证明：Ricin是一种新型的抗癌新药，对人体头颈部肿瘤细胞具有一定疗效，对恶性黑色毒癌、结肠癌、宫颈癌、卵巢瘤有很好的疗效，是一种新型很有希望的抗癌药物。蓖麻籽中所提取的蓖麻毒素与胃癌抗体结合对肿瘤有抑制作用。[42]  蓖麻毒蛋白与肝癌细胞结合模拟图[43]
尽管在抗癌方面的应用受到普遍关注，但是蓖麻毒蛋白对细胞杀伤是非特异性的，在杀伤肿瘤细胞的同时常伴随着体重增加、水肿、血中蛋白减少等毛细血管渗漏综合症及神经毒性作用，而且蓖麻毒蛋白对免疫功能有强抑制性，因此需采用物理、化学、基因工程手段对蓖麻毒蛋白进行改性研究，以求提高其抗癌活性及靶向性并降低其副作用。[44]Morris等对蓖麻毒蛋白A链做了缺失20个，5个或2个氨基酸的突变体，并测定了突变体的生物活性，为揭示蓖麻毒蛋白A链的结构功能关系提供了大量可靠的实验数据。Lambert报导了通过使蓖麻毒蛋白与胎球蛋白分离的亲和配体结合，并将产物进行亲和层析，获得B链被配体结合的A链活性未被阻断的蓖麻毒蛋白。[45]Pattrick等分别采用甲氧基聚乙二醇（MPEG）和聚乙二醇（PEG）修饰蓖麻毒蛋白，发现修饰物能在同等水平上抑制蛋白质的合成，细胞毒性却降低了两倍。Christiansen SP用蓖麻毒蛋白-mAb35治疗重症肌无力和斜视。[46]Astashkin等经实验证实无论是RTB还是整个毒蛋白分子都会增加Ca2+在人体淋巴细胞内的浓度，其可能与激活细胞膜磷酸肌醇的代谢和形成肌醇-1，4，5-三磷酸盐有关，这也对RTA渗透进入细胞质至关重要。[47]  大鼠肝癌细胞注入蓖麻毒蛋白后病理切片[48]
Bushueve和Tonevitsky实验测定出在2个不同的pH值下，7.5和5.0时蓖麻毒蛋白和其次级结构的稳定性显著不同，当pH值从5.0升高时，蓖麻毒蛋白分子和RTA的稳定性在增加，而RTB的稳定性在下降。[49]
蓖麻蛋白治疗肝癌减轻了骨髓抑制的副作用，经肝动脉局部灌注5-氟脲嘧啶、丝裂霉素或顺铂等化疗药物，同时合并用明胶海绵、碘油等栓塞肿瘤供血动脉，或在碘油中加入少量化疗药物进行化疗栓塞，均取得一定效果。但肝动脉灌注化疗药物一般量较大，这样在杀灭癌细胞的同时，也损伤了正常的组织细胞，造成药物性肝损害及骨髓抑制。蓖麻蛋白等植物毒素的特点就在于其用量极微就足以杀灭癌细胞，从而使上述困难有所改观。另一方面，肝癌介入化疗虽然比静脉化疗减少了消化道反应等副作用，但骨髓抑制现象仍然比较严重，350余例肝癌病人中血小板、白细胞、血色素减少的发生率接近100%，有少数病人因白细胞数不能回升，而失去了再次介入治疗的机会，也有部分病人原发性肝癌已基本消灭，但却死于转移，说明病人免疫功能受到抑制。通过实验发现，蓖麻蛋白对裸鼠骨髓的抑制轻微，白细胞数、血红蛋白量与对照组比较差别无显著性，胸骨片上亦无白细胞抑制表现明显优于丝裂霉素。[50]
鲁小青等探索出一种疗效显著的新型肝癌介入治疗新药，对蓖麻毒蛋白糖脂脂质体包封物进行了有关实验研究：蓖麻毒蛋白与糖脂脂质体-半乳糖神经酰胺（galactcsyl ceramide liposomes，简称GCL）进行包封后形成的蓖麻毒蛋白糖脂脂质体包封物（R-GCL）作为设计药物进行实验研究。蓖麻毒蛋白作用后肝癌细胞的存活率46.6%。说明蓖麻毒蛋白糖脂脂质体包封物在体外实验中对肝细胞有明显的杀伤作用。龚承友等为了观察蓖麻蛋白碘化乳剂介入治疗肝癌的疗效，用人肝癌裸小鼠皮下移植瘤为组织来源，植入实验裸鼠肝内建立裸鼠肝癌模型，以瘤体内注入生理盐水作对照，比较蓖麻蛋白（4μg/kg）碘油乳化蓖麻蛋白（8μg/kg）丝裂霉素（500μg/kg）（3种剂型用量均为半数致死量的三分之一）肝癌瘤体内注射后的疗效，观察肿瘤生长抑制率、甲胎、血像及骨髓改变。结果证明，蓖麻毒蛋白对肝癌的治疗作用明显，为蓖麻毒蛋白瘤内注射及乳化后肝动脉导向治疗提供了实验依据。[51-52]
在1900年，德国药物学家Ehrlicb就提出使药物定向导向靶细胞而提高治疗的专一性的设想，即用载体定向靶效应剂，如毒素、放射性核素或化疗药物等携带到病灶部位，在那里发挥作用，而对正常细胞损伤很小。1975年，单克隆抗体（McAb）的问世为导向治疗提供大量可选用的载体，使其向实用阶段的目标前进了一大步。导向药物包括抗体与毒素的连接，亦称免疫毒素（IT，Immunotoxin）。免疫毒素有两类：一类是抗体与完整毒素相连，另一类是抗体与毒素A链相连。蓖麻毒蛋白作为IT中最常用的毒素之一，伴随着肿瘤导向治疗的研究受到了普遍的重视。在美、法和中国进行的临床试验证实，蓖麻毒素对人体细胞癌的头颈部肿瘤有一定疗效，对恶性黑色素瘤、结肠癌、乳房癌、宫颈癌、胃癌等有较好疗效。[53]
大多数抗癌药物作用于处于分裂期的细胞，因此对于分裂快的细胞也有杀伤作用，为此人们设计了将具有特异性导向性的单克隆抗体与高效的毒性弹头的蛋白交联为“导向药物”，以改善抗癌药物的临床效果，组成的免疫导向毒素，既有单克隆体的识别功能，又有毒素的杀伤功能，并且能专一性杀伤靶瘤细胞，不损伤正常细胞，为蓖麻毒素用于恶性肿瘤的治疗开辟了一条新途径—肿瘤导向治疗，被称之为“生物导弹”。[54]免疫毒素的“弹头”主要是各种生物来源的毒素。核糖体失活蛋白是常用的弹头成分，其中蓖麻毒蛋白以其毒性强而被广泛应用，其已被大量的应用于制备抗体导向的抗肿瘤药物去定向的杀死肿瘤细胞，它们以酶催化方式发挥作用，毒性很强。蓖麻毒素具有N-糖苷酶活性，能特异地水解真核细胞28S rRNA第4324位上的腺嘌呤碱，使其真核细胞60 S核糖体失活，抑制蛋白质合成。因此，Ricin的研究已成为热点。这是因为Ricin可构建免疫毒素，用以治疗肿瘤。而且需求量与日俱增。[55]
Ricin作为趋靶药物在动物肿瘤模型及体外细胞培养中均能显示其特异性的抗肿瘤能力，但临床使用还存在很多问题，如对肿瘤的专一性和强杀伤能力二者不可兼得，因尚未找到真正的肿瘤特异性抗原，专一性不强。在血液循环中还可能被抗原所中和而导致失活等。[56]生物农药化学农药、化肥等化学制品对植物产品和人类生存环境的污染问题是亟待解决的重大课题，也是实现中国农业可持续发展的主要障碍之一。利用易降解、对作物安全的植物源杀虫剂代替有机杀虫剂被很多植物保护专家们认为是解决这一问题的良好途径。为此，开发和应用植物源农药已成为各国所追逐的目标。生物杀虫剂由于对人畜毒性很小和环境污染小得到广泛的研究和开发。蓖麻毒蛋白作为生物农药杀虫后在虫体内可以自然分解，不再危及下级食物链，可以解决农药残留的污染问题，因此蓖麻毒蛋白在生物农药方面有着独特的优势和广阔的应用前景。但是针对蓖麻毒蛋白的研究主要集中于医学应用研究，特别是用于生物导弹药的开发研究，而针对生物农药方面的研究还比较少。[39]
赵建兴等用不同溶剂提取蓖麻抽提物对天幕毛虫、桃蚜及小菜蛾进行杀虫试验，结果发现对天幕毛虫幼虫和桃蚜的杀灭活性物质是蓖麻碱和蓖麻毒蛋白，毒蛋白主要是触杀作用。[43]尹秀玲利用蓖麻子和根叶的蓖麻毒素成分作为杀虫剂，应用于农作物的杀虫，取得了一定的效果。[48]但由于蓖麻毒蛋白的分子量较大，对大多数昆虫来说，难以在RTB的帮助下使RTA进入昆虫细胞而发挥其毒性，有些利用蓖麻提取物杀灭昆虫的研究，其主要杀灭成分为蓖麻碱而非蓖麻毒蛋白，因此在保留蓖麻毒蛋白生物活性的前提下将其进行化学修饰，包括酶法修饰，降低其分子量，并筛选合适的导入试剂，可望发挥蓖麻毒蛋白的杀虫效力。[57]
中国已直接用蓖麻籽和它的根、茎、叶制成植物杀虫剂，应用于实践中取得了很好的效果。蓖麻毒素也可应用到灭鼠药的研发上。[58]蓖麻毒素中的蓖麻毒蛋白能阻挡或抑制老鼠体内蛋白质的合成，一个Ricin分子进入老鼠细胞内，就足以使其整个细胞的蛋白质合成停止而死亡，蓖麻变应原是一种强烈的过敏性物质，与Ricin及蓖麻碱具有协同效应。老鼠食用由蓖麻毒素制成的鼠药后，即可因细胞中毒，呼吸窘迫及组织器官功能衰竭致死。[59]
Ricin作为植物源农药的开发利用可分为两方面：一是直接利用，即对蓖麻毒素进行粗提取后，直接加工成可利用的制剂。这种利用方式的主要优点是能够发挥粗提物中各种成分的协同作用，而且投资少，开发周期短。二是间接利用，即研究Ricin的结构、作用机制、结构与活性间的关系，再进行化学修饰或人工模拟合成筛选，从中开发新型植物源农药制剂。间接利用是除中国以外的其他国家对Ricin作为植物源农药研究开发的重点，也是中国植物源农药研究发展的方向。[60]其它应用蓖麻毒蛋白分子能专一的与含有半乳糖末端残基的多糖或糖蛋白结合，根据亲和吸附的原理，蓖麻毒蛋白可用于分离纯化相应糖基的糖蛋白、糖脂和多糖；同时还可以用来研究细胞表面糖的分布，从而成为研究细胞膜的有效方法。此外，蓖麻毒蛋白是一种核糖体失活蛋白，它也是理论上研究核糖体结构和功能的重要工具。[61]另外，李淑华用提取的蓖麻蛋白配制胶粘剂，利用蛋白质高分子溶液迁移至木材表面，使蛋白质高分子极性基团接近木材表面的极性基团，当二者官能团之间距离与分子间力作用半径大小相当时，产生结合力。[4]
蓖麻毒蛋mAb35是一种免疫毒剂，由蓖麻毒蛋白和作用于横纹肌烟酸型乙酰胆碱受体的单克隆抗体结合而成。局部应用直接作用于横纹肌，导致长期的肌力减弱，因此可用于治疗各种肌张力异常。蓖麻毒蛋mAb35主要作用于成熟的肌纤维，不影响成肌细胞的功能，因此导致的肌肉损害可以再生。眼外肌也是一种横纹肌，蓖麻毒蛋白mAb35作用于特定的眼外肌，可引起长期的、剂量依赖性的张力改变，从而矫正斜视患者的眼位。