黑寡妇蜘蛛是最令人恐惧的蜘蛛种类之一。它的毒液由七种不同的毒素混合而成，会攻击神经系统。这些所谓的蛛毒素专门使昆虫和甲壳类动物瘫痪，但其中一种名为 α-蛛毒素的毒素针对的是脊椎动物，对人类也有毒。它会干扰神经系统的信号传输。

一旦 α-蛛网膜毒素与突触(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。

尽管这个过程看似简单，但背后却有着极为复杂的机制。明斯特大学的科学家现在已经以接近原子分辨率破译了 α-latrotoxin 在膜插入前后的结构。该研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

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。

他们发现，毒素与受体结合后会发生显著的变化。部分毒性分子形成一个茎，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。

由于这些结果，研究人员现在更好地了解了 α-latrotoxin 的作用原理。“这种毒素以高度复杂的方式模仿突触前膜钙通道的功能，”Gatsogiannis 解释道。“因此，它在各个方面都与所有以前已知的毒素不同。”

这一新发现开辟了广泛的潜在应用领域;蛛毒素具有巨大的生物技术潜力，包括开发改良的解毒剂、治疗瘫痪的药物和新型生物杀虫剂。

在之前的工作中，Gatsogiannis 领导的研究小组在将黑寡妇蜘蛛毒液中的昆虫特异性蛛网毒素插入膜之前，就已经破译了其结构。

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