芋螺毒液是海洋软体动物芋螺进行防御、捕食和竞争的有力武器。它的成分复杂，主要是一类分子量小、生理活性高的混合多肽，称之为芋螺毒素。芋螺毒素作用于多种神经靶位点，并具有高度选择性，可开发为治疗神经类疾病的多肽药物，同时作为神经生物学的工具探针广泛使用。　　 本实验室从中国南海信号芋螺(Conus litteratus)中分离纯化得到一种T-超家族毒素，半胱氨酸骨架为CC-C-C，命名为lt5d，为电压门控的钠离子通道抑制剂。同时从cDNA文库中得到一个L-超家族毒素，半胱氨酸骨架为C-C-C-C，命名为lt14a，是配体门控的乙酰胆碱通道拮抗剂。2种毒素都具有潜在的镇痛活性。　　 本论文根据2种信号芋螺毒素的氨基酸序列，进行了化学固相合成。采用NMR的方法解析了lt14a的空间结构。在200 ms混合时间，300 K温度下，共得到79个NOE。计算后得到200个模拟产物，取能量最低的20个结构进行分析，主链的RMSD值为0.37±0.17 A，含有2个反向平行的β折叠和3个转角，形成4个氢键，同时推测lt14a的二硫键连接方式为1-3，2-4。　　 由于lt5d的NMR谱图上得到的NOE比较少，所以我们利用Insight II和Hyperchem8.0软件对lt5d的结构进行了计算机结构模拟。lt5d与lt14a的空间结构类似，以β-折叠和转角为主要结构，第6位带正电的Lys突出结构平面，推测与钠离子通道直接作用，因此对其生物活性有重要影响。　　 为进一步探讨芋螺毒素结构与功能之间的关系，我们设计合成了3个突变体，分别为lt14a的突变体[K7A]-lt14a、lt5d的2个突变体[K6A]-lt5d与lt5d-2P，希望通过多肽改造发现关键的氨基酸残基。　　 分别在组织水平和整体动物水平对2种天然芋螺毒素和3种突变体进行活性检测。电生理结果表明，在100μM的浓度下，lt14a及[K7A]-lt14a、lt5d及lt5d-2P在给药15分钟后都对蛙坐骨神经动作电位起到不同程度的抑制作用，[K6A]-lt5d在给药30分钟内没有抑制作用。整体动物的药效学实验表明，lt14a、[K7A]-lt14a。lt5d与lt5d-2P都具有不同程度的镇痛活性，[K6A]-lt5d则丧失了镇痛活性。此外，细胞毒性实验显示，5种多肽对人张氏肝细胞Chang liver没有毒性，但轻微影响肝癌细胞HepG2的存活率，使其降低到70-90％。　　 构效关系的研究结果表明，反向平行的β-折叠结构和2对二硫键，使lt14a保持了稳定的空间构象。第7位带正电的Lys突变成非极性的Ala后提高了生物活性，结构中的β-折叠没有受到突变的影响，但由于斥力降低，突变体的空间构象变得紧密，同时疏水表面连接成片，有利于配体受体之间的相互结合。lt5d中，带正电的Lys突变后活性大幅下降，几近丧失，证明Lys是关键氨基酸，与钠离子通道有直接作用。Pro和Asp对lt5d的结构与活性影响均不大。　　 本文的研究为改造多肽、提高芋螺毒素的镇痛活性和降低分子大小提供了理论基础和操作方法，并为后续药理药效研究和药物开发奠定了基础。