黑寡婦蜘蛛毒液中脊椎動物特異性毒素結構大解密

黑寡婦蜘蛛的毒液含有七種特定的蝸牛毒素（latrotoxins）混合成分，然而只有其中一種——α-蝸牛毒素，會以包括人類在內的脊椎動物為目標。明斯特大學（University of Münster ）的化學家們，如今已以近乎原子解析度，解開了α-蝸牛毒素在插入細胞膜前後的結構之謎。

蝸牛毒素是黑寡婦蜘蛛（屬於寇蛛屬Latrodectus ）毒液中的主要毒性成分。

其毒液包含了脊椎動物特異性的α-蝸牛毒素、五種稱為α、β、γ、δ和ε-蝸牛昆蟲毒素的殺蟲毒素，以及一種對甲殼類動物有特異性的毒素。

明斯特大學研究員比約恩·克林克（Björn Klink）及其同事表示：「α-蝸牛毒素會干擾神經系統中的訊號傳遞。」

「一旦α-蝸牛毒素與突觸（神經細胞之間或神經細胞與肌肉之間的連線點）的特定受體結合，鈣離子就會不受控制地流入訊號細胞的突觸前膜。」

「這會誘發神經遞質的釋放，引發強烈的肌肉收縮和痙攣。」

「儘管這個過程看似簡單，但背後卻有著極為複雜的機制。」

為了更深入瞭解鈣離子流入突觸前膜的機制，研究作者們運用了高效能冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）和分子動力學（MD）電腦模擬技術。

他們發現，α-蝸牛毒素在與受體結合時會經歷顯著的轉變。

有毒分子的一部分會形成一個莖狀結構，像注射器一樣穿透細胞膜。

其特殊之處在於，這個莖狀結構會在膜上形成一個小孔，充當鈣離子通道。

分子動力學模擬顯示，鈣離子可以透過位於小孔正上方側面的一個選擇性門控流入細胞。

明斯特大學研究員克里斯托斯·加措吉安尼斯（Christos Gatsogiannis）稱：「這種毒素以極為複雜的方式模擬了突觸前膜鈣離子通道的功能。」

「因此，它在各方面都與所有先前已知的毒素有所不同。」

「這些新發現開啟了廣泛的潛在應用領域。」

「蝸牛毒素具有相當大的生物技術潛力，包括研發更有效的解毒劑、治療麻痺的方法以及新型生物殺蟲劑。」

此項研究成果發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊。