效应记忆T细胞在自身免疫疾病的发病机制中起到了重要的作用,比如:多发性硬化症,1型糖尿病,类风湿关节炎,牛皮癣和慢性移植物抗宿主病等。在患病人群中,激活的效应记忆T细胞将使Kv1.3钾离子通道大量表达,并且Kv1.3钾离子通道将成为效应T细胞中的调控细胞膜电位和Ca2+信号的主导通道。当效应记忆T细胞中的Kv1.3通道蛋白表达受阻,或者Kv1.3通道蛋白的选择性过滤器被堵塞时,自身免疫疾病患者的症状会得到治疗或改善。因此,Kv1.3通道一直是治疗自身免疫疾病的一个重要的药理靶点。在多种动物模型中,α-KTX毒素肽对自身疫疾病有很好的治疗效果,比如:ShK-Dap22,PAP-1,BmKTX-D33H,MgTX。α-KTX 毒素是从蝎类毒素中分离出的一类短肽类毒素,通常包含37-39个氨基酸,并且有三个二硫键,拥有堵塞钾离子通道蛋白的潜力。其中,α-KTX-3子家族的短肽毒素,对Kv1.3钾离子通道有很好的选择性堵塞作用。在这篇文章中,我们应用分子动力学模拟和伞型采样方法研究了 BmKTX和它的突变体BmKTX-D33H,两个α-KTX-3子家族的短肽毒素,与Kv1.3通道的结合过程。对于BmKTX和BmKTX-D33H,两者的二级结构上相似,而且在一级结构上仅仅在序列的第33号位置有差异。但是,BmKTX和BmKTX对于Kv1.3通道的结合模型却有很大差异:BmKTX的Arg23堵塞Kv1.3通道的选择过滤器区域;BmKTX的Lys26堵塞Kv1.3通道的选择过滤器区域。两种对接模型的计算的结合自由能分别为-27kcal/mo1和-34kca1/mo1,这与实验结果一致。进一步的分析表明,α-KTX-3的静电势特征对其与Kv1.3通道的结合方式有重要影响。BmKTX和BmKTX-D33H中的残基33在确定它们朝向Kv1.3通道的结合方向中起关键作用。当残基33(或34)具有负电势时,α-KTX-3毒素肽的反平行β-折叠结构域将远离Kv1.3通道的过滤区;当残基33(或34)具有正电势时,α-KTX-3毒素肽的反平行β-折叠结构域将与BvKTX-D33H相互作用的Kv1.3通道的过滤区域。最重要的是,毒素表面上的静电势差以及毒素内部的关联运动将决定毒素-钾通道的相互作用模型。此外,氢键相互作用是α-KTX-3毒素肽与Kv1.3能够稳定结合的关键因素。了解毒素钾通道的结合机制将促进新毒素类似物的合理开发。