成果简介：近十年来，实验室进行了东亚钳蝎的毒素组学研究，在蝎毒素学研究领域已公开发表学术论文47篇，其中27篇发表在国际SCI源刊，已跻身于国际毒素研究前沿。构建了一个高质量的东亚钳蝎毒腺细胞cDNA文库，运用分子生物学手段成功地从该cDNA文库部分克隆子中筛选到100多条蝎毒素全长cDNA序列，其中80余条是新的蝎毒素基因，具有自主知识产权。这有效地保护了我国东亚钳蝎的毒素基因资源，为我国传统毒素药物资源的保护、开发和利用开辟了新途径。对东亚钳蝎的毒素基因进行了分析和归纳，发现了它们具有相似的前体和基因组织结构。进化分析揭示这些毒素基因起源于一个共同的祖先基因。而它们所编码的蝎毒素多肽包括钾通道阻断剂、钠通道调节剂、氯通道抑制剂、抗菌肽、抗癫痫肽等。这些数量众多和功能趋异的基因表明蝎毒素具有显著的生物多样性特征。进一步研究发现了在东亚钳蝎中蝎毒素基因存在多态性以及多拷贝，从而在分子水平上阐明了蝎毒素生物多样性的机理：祖先基因通过复制和突变、缺失或插入，产生了数量众多和功能趋异的蝎毒素基因超家族。成功地建立了蝎毒素多肽的表达和纯化系统，对一系列有理论研究意义和医学药用价值的蝎毒素基因进行了表达和纯化，获得了高纯度的有生物活性的重组蝎毒素蛋白，为大规模开发和应用蝎毒素提供了有力的保障。采用单细胞膜片钳技术鉴定了重组蝎毒素蛋白的离子通道调节功能，并进一步在动物水平上对重组蝎毒素的生物学功能进行了鉴定。综合运用生物统计学、蛋白质-蛋白质相互作用计算机模拟新技术，采用氨基酸残基定点突变的方法对蝎毒素基因进行定点突变，利用单细胞膜片钳技术，揭示了蝎毒素与离子通道相互作用的功能氨基酸残基及其在空间的分布，阐明了蝎毒素与离子通道相互作用的分子机理。从空间结构水平上发现了蝎毒素采用不同活性表面与离子通道相互作用，在蛋白质空间结构水平上解释了蝎毒素的生物多样性，加速了蝎毒素作为离子通道调节剂的分子设计和药物研发。