科学家破译黑寡妇蜘蛛毒液

黑寡妇蜘蛛是最可怕的蜘蛛种类之一。它的毒液是七种不同毒素的混合物，攻击神经系统。这些所谓的懒虫毒素专门麻痹昆虫和甲壳类动物，但其中一种α-懒虫毒素针对脊椎动物，对人类也有毒。它会干扰神经系统信号的传递。一旦α-毒素与突触(神经细胞之间或神经细胞与肌肉之间的接触)的特定受体结合，钙离子就会不受控制地流入信号细胞的突触前膜。这会导致神经递质的释放，引发强烈的肌肉收缩和痉挛。尽管这个过程看起来很简单，但背后有一个非常复杂的机制。德国梅恩斯特大学(University of m<s:1> nster)的科学家们现在已经以接近原子的分辨率破译了α- latotoxin在膜插入前后的结构。

为了更好地了解钙流入突触前膜的机制，由医学物理与生物物理研究所Christos Gatsogiannis教授和物理化学研究所Andreas Heuer教授领导的德国软纳米科学中心的专家们使用了高性能低温电子显微镜(cryo-EM)和分子动力学(MD)计算机模拟。他们发现，当毒素与受体结合时，会发生显著的转变。有毒分子的一部分形成茎，像注射器一样穿透细胞膜。作为一个特殊的特征，这种茎在膜上形成一个小孔，作为钙通道。MD模拟显示，钙离子可以通过位于孔正上方一侧的选择性门流入细胞。

由于这些结果，研究人员现在更好地了解α-latrotoxin是如何起作用的。“这种毒素以一种非常复杂的方式模仿突触前膜钙通道的功能，”Christos Gatsogiannis解释说。“因此，它在各个方面都不同于所有已知的毒素。”新的发现开辟了广泛的潜在应用;弓形虫毒素具有相当大的生物技术潜力，包括开发改进的解毒剂、麻痹治疗和新的生物农药。

研究结果刚刚发表在《自然通讯》杂志上。在之前的工作中，由Christos Gatsogiannis领导的研究小组已经破译了黑寡妇蜘蛛毒液中昆虫特有的毒素的结构，然后才插入到膜中。