黑寡婦蜘蛛是最可怕的蜘蛛種類之一。它的毒液是七種不同毒素的混合物，攻擊神經(jīng)系統(tǒng)。這些所謂的懶蟲毒素專門麻痹昆蟲和甲殼類動物，但其中一種α-懶蟲毒素針對脊椎動物，對人類也有毒。它會干擾神經(jīng)系統(tǒng)信號的傳遞。

一旦α-毒素與突觸(神經(jīng)細胞之間或神經(jīng)細胞與肌肉之間的接觸)的特定受體結(jié)合，鈣離子就會不受控制地流入信號細胞的突觸前膜。這會導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，引發(fā)強烈的肌肉收縮和痙攣。

盡管這個過程看起來很簡單，但背后有一個非常復(fù)雜的機制。明尼蘇達大學的科學家們現(xiàn)在已經(jīng)以接近原子的分辨率破譯了α- latotoxin在膜插入前后的結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

為了更好地了解鈣流入突觸前膜的機制，由醫(yī)學物理與生物物理研究所Christos Gatsogiannis教授和物理化學研究所Andreas Heuer教授領(lǐng)導(dǎo)的德國德國<s:1> nster大學軟納米科學中心的專家們使用了高性能低溫電子顯微鏡(cryo-EM)和分子動力學(MD)計算機模擬。

他們發(fā)現(xiàn)，當毒素與受體結(jié)合時，會發(fā)生顯著的轉(zhuǎn)變。有毒分子的一部分形成莖，像注射器一樣穿透細胞膜。作為一個特殊的特征，這種莖在膜上形成一個小孔，作為鈣通道。MD模擬顯示，鈣離子可以通過位于孔正上方一側(cè)的選擇性門流入細胞。

由于這些結(jié)果，研究人員現(xiàn)在更好地了解α-latrotoxin是如何起作用的。“這種毒素以一種非常復(fù)雜的方式模仿突觸前膜鈣通道的功能，”Gatsogiannis解釋說。“因此，它在各個方面都不同于所有已知的毒素?！?/p>

新的發(fā)現(xiàn)開辟了廣泛的潛在應(yīng)用;弓形蟲毒素具有相當大的生物技術(shù)潛力，包括開發(fā)改進的解毒劑、麻痹治療和新的生物農(nóng)藥。

在之前的工作中，Gatsogiannis領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已經(jīng)破譯了黑寡婦蜘蛛毒液中昆蟲特有的毒素的結(jié)構(gòu)，然后才插入到膜中。