首次人工合成出箭毒蛙毒素
查字典生物网
2016-12-03
在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员合成出在箭毒蛙皮肤中存在的神经毒素。他们描述了他们如何完成这一壮举、所涉及的步骤，以及当他们也合成它的镜像异构体时，他们发现了什么。相关研究结果发表在2016年11月18日那期Science期刊上，论文标题为“Asymmetric synthesis of batrachotoxin: Enantiomeric toxins show functional divergence against NaV”。
哥伦比亚西部的土著印第安人收集金色箭毒蛙（Phyllobates terribilis）和两色叶毒蛙（Phyllobates bicolor），放在火上将这种毒素烤出，然后将它涂在他们的飞镖上。这种毒素通过干扰肌肉细胞和神经细胞中的钠离子通道，使钠离子通道持续打开不关闭，从而杀死人。钠离子的持续流动最终导致心力衰竭。
多年来，科学家们早已了解箭毒蛙，而且一些人尝试合成这种毒素中的箭毒蛙毒素（batrachotoxin）分子。在此之前，这些尝试都失败了，而且最近几年，在哥伦比亚北部土著人生活的雨林中，这种箭毒蛙数量不断减少，这就使得这种合成任务变得越加复杂。
在这项新的研究中，研究人员利用来自其他研究的数据来理解这种箭毒蛙毒素分子的组成，然后利用他们的发现构建出一种人工合成版本。他们说，这一合成过程涉及24个步骤，而且他们也合成出这种毒素的镜像异构体。
这种毒素通过迫使钠离子通道持续开启而给受害人带来问题。当这种情形在心肌中发生时，钠离子流入导致心肌收缩。但是这些离子通道持续开启，钠离子不能够被释放出来，结果就导致心脏骤停。令人关注的是，在进行测试后，研究人员发现这种镜像异构体也是致命性的，但是是源于相反的原因---它迫使钠离子通道持续关闭，从而阻止心肌松弛所必需的钠离子流出。
这种新合成的分子具有多种潜在的应用。鉴于这项研究也合成出这种毒素分子的手性异构体，它有望帮助研究人员更好地理解离子通道发生功能的方式。如今，这种分子能够在实验室中被合成出，对任何想要研究它如何发挥作用的个人---甚至可能是想要制造生物武器的那些人---而言，它将相对容易获得。最终，因它对钠离子通道的独特影响，它可能作为一种构建局部麻醉剂的原型在医学中发挥作用。
