低温电子显微镜和分子动力学模拟揭示了强效神经素 α-蛛网膜素形成钙通透性膜孔的机制。

黑寡妇蜘蛛是最令人恐惧的蜘蛛物种之一。它的液由七种不同的素混合而成，会攻击神经系统。这些所谓的蛛素会专门麻痹昆虫和甲壳类动物。然而，其中一种素，α-蛛素，专门对脊椎动物，对人类有。它会破坏神经信号的传输，从而产生有害影响。

一旦 α-蛛网膜素与突触(神经细胞之间或神经细胞与肌肉之间的接触点)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。这会诱导神经递质的释放，引发强烈的肌肉收缩和痉挛。

流程的复杂性

尽管这个过程看似简单，但背后却有着极为复杂的机制。德国明斯特大学的科学家现已以近原子分辨率破译了 α-latrotoxin 插入膜之前和之后的结构。

为了更好地了解钙内流进入突触前膜的机制，明斯特大学软纳米科学中心的专家(由 Christos Gatsogiannis 教授(医学物理和生物物理研究所)和 Andreas Heuer 教授(物理化学研究所)领导)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。

素的转化

他们发现，素与受体结合后会发生显著的变化。部分性分子形成一个茎，像注射器一样穿透细胞膜。作为一个特殊特征，这个茎在膜上形成一个小孔，起到钙通道的作用。MD 模拟显示，钙离子可以通过位于孔正上方的选择性门流入细胞。