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α-芋螺毒素是目前研究较多的芋螺毒素,是烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs)的拮抗剂,具有治疗疼痛、成瘾、帕金森症、阿尔茨海默氏症,和癫痫等疾病的潜在药用价值。乙酰胆碱结合蛋白(AChBPs)与nAChRs的膜外配体结合结构域有一定的同源性。因此,可以将AChBPs与α-芋螺毒素的共结晶结构作为研究nAChRs与α-芋螺毒素相互作用的基础,不仅可以帮助我们剖析nAChRs的生理和病理功能,还有助于筛选α-芋螺毒素,为开发药物提供了理论基础。X-ray晶体结构和计算机模拟技术,可以使我们了解药物与受体相互作用的内部结构,从分子水平揭示了药物与与受体相互作用的机制,揭示药物与靶点之间相互作用的重要氨基酸及其空间结构,从而有利于我们设计和开发较好的药物。本研究在Bac-to-Bac系统中高效表达了乙酰胆碱结合蛋白(AChBPs),并构建了其与α-芋螺毒素LtIA、TxIB、LvD21、Txd1、Reg、GIC的共结晶,其中GIC是目前发现的最高效选择人类α3β2nAChR的芋螺毒素,它与α3β2亚基作用的IC50值仅1.1nM,但其作用机理尚不为人知。本研究对结晶条件(池液)的PH值,及盐浓度等条件进行优化,在0.6M Ammonium citrate dibasic,0.1M Sodium acetate trihydrate pH4.8条件下,首次得到了分辨率为2.4A的Ac-AChBP/GIC晶体。通过对其X-ray晶体结构的解析,揭示了GIC与Ac-AChBP相互作用的重要氨基酸：GIC的H5与Ac-AChBP主链的Glnl84和Tyr186(loop C)形成氢键；GIC的Q13结合在Ac-AChBP侧链的Val106, Thr108, Ser112和Met114组成的疏水口袋中。此基础上,计算机模拟α一芋螺毒素GIC与α3β2,α4β2和α3β4nAChRs相互作用,揭示了α一芋螺毒素GIC高效结合α3β2的机理：(1)GIC的H5与α3的Ⅱe186没有空间位阻,与loop C连接紧密,结合力较强；GIC的H5与a4的Arg186之间形成氢键从而产生空间位阻,导致与loop C相距较远,与α4亲和力下降。(2)GIC的Q13与p2的S110没有空间位阻,从而进入其疏水口袋,结合力较强；GIC的Q13与p4的Argll0产生空间位阻,无法进入疏水口袋,导致与β4亲和力下降。Ac-AChBP/GIC的晶体结构直接反映了它们之间的相互作用,计算机模拟GIC与nAChRs的结合,进一步揭示了GIC如何高效选择α3β2,而对α4β2和α3β4的亲和力下降的原因,从而为筛选、设计药效更好的α-芋螺毒素打下基础。