编辑推荐：
电压门控钠离子通道（VGSC）与神经病理性、炎症性疼痛等相关，其亚型 hNaV1.7 参与痛觉编码。研究人员通过计算方法，将非致死性 CeII8 毒素氨基酸嫁接到 rCssII-RCR，构建 rCssII-Del-D23A-TCD。该肽在疼痛模型中具镇痛活性，效果堪比 DAMGO，为镇痛药物开发提供新方向。
在疼痛治疗的探索中，电压门控钠离子通道（voltage-gated sodium channels，VGSC）作为关键分子靶点备受关注。这类通道在可兴奋细胞中负责钠离子的跨膜运输，其功能异常会引发多种通道病，如神经病理性疼痛和炎症性疼痛等。蝎、蜘蛛等 venomous animals 的毒液肽因能调节 VGSC，成为潜在的镇痛药物先导分子。其中，蝎尾神经毒素（β-neurotoxins）是一类含 60-80 个氨基酸、由 4 对二硫键稳定的肽类，通过结合 VGSC 的受体位点 4（site 4）改变通道动力学，产生抑制（降低最大峰值电流）或兴奋（将通道激活电位向更负方向偏移）效应。然而，多数致死性蝎尾神经毒素主要靶向 Nav1.1、Nav1.2 等与痛觉关联较弱的 VGSC 亚型，而特异性作用于与痛觉编码和处理相关的 hNaV1.7、hNaV1.8 等亚型的毒素报道较少。例如，致死性毒素 CssII 主要结合 hNav1.6 的 site 4，而非致死性毒素 CeII8 可与 hNaV1.7 相互作用，但其独特结构（N 端氨基酸缺失、C 端无羧基化且含酸性氨基酸天冬氨酸）是否能用于改造现有毒素、开发低毒高效的镇痛药物，成为亟待探索的科学问题。
为解决这一问题，来自墨西哥国立自治大学（Universidad Nacional Autónoma de México，UNAM）的研究人员开展了一项创新研究。他们基于非致死性 CeII8 毒素的结构特征，利用计算方法，对重组神经毒素 rCssII-RCR 进行结构域嫁接和氨基酸改造，成功构建了一种名为 rCssII-Del-D23A-TCD 的嵌合肽，并在炎症性和神经病理性疼痛模型中验证其镇痛活性。该研究成果发表在《Bioorganic Chemistry》，为靶向 VGSC 的镇痛药物开发提供了新策略和实验依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 同源建模与分子动力学模拟：利用已有的 hNaV1.6 site 4 和 nCssII、rCssII、rCssII-RCR 结构模型，结合 hNaV1.7（PDB ID：6j8j）的晶体结构（选取 site 4 区域 746-866 和 1316-1466），通过 Modeller 软件对未解析的 S3-S4 连接环（827-830）进行建模，以最低 DOPE 分数筛选最佳模型，分析毒素与通道的相互作用机制。
- 静电势图分析：通过计算 nCssII、rCssII、rCssII-RCR 和 nCeII8 的静电势图，揭示毒素 C 端电荷分布与 VGSC 相互作用的关联性，为结构改造提供理论依据。
同源建模和分子动力学
研究构建了 hNaV1.7 site 4 的三维结构模型，重点关注毒素与通道的结合区域。结果显示，蝎尾神经毒素的 N 端和 C 端残基直接参与 site 4 的结合，其中 C 端朝向结构域 III 的细胞外成孔残基，提示 C 端结构对结合特异性和活性至关重要。
静电势图分析
静电势图显示，所有毒素模型的 C 端均存在显著电荷表面。此前研究表明，nCssII 和 rCssII-RCR 因 C 端呈电中性，对 hNav1.6 具有活性；而 rCssII 因 C 端电荷差异活性较低。nCeII8 的 C 端酸性氨基酸（Asp）形成的负电荷区域，可能是其特异性结合 hNaV1.7 的关键因素。
讨论
通过在 rCssII-RCR 的 C 端引入 nCeII8 的酸性氨基酸序列（TCD 三联体），嵌合肽 rCssII-Del-D23A-TCD 不仅消除了颅内注射的毒性，还在鞘内注射时表现出选择性镇痛活性。机制上，C 端负电荷增强了与 hNaV1.7 带正电区域的静电相互作用，从而特异性抑制痛觉信号传导，而对其他 VGSC 亚型影响较小，降低了全身毒性风险。
结论
本研究首次通过嫁接非致死性蝎尾神经毒素 CeII8 的结构域，成功改造致死性毒素 CssII 的重组变体，获得具显著镇痛活性的嵌合肽 rCssII-Del-D23A-TCD。其镇痛效果与 μ- 阿片受体激动剂 DAMGO 相当，但作用机制不同，为开发非阿片类、高选择性的新型镇痛药物提供了有效策略。研究中建立的同源建模 - 分子动力学 - 静电势分析联用的方法学，可推广至其他毒素改造和药物设计领域，为靶向 VGSC 的疼痛治疗开辟了新路径。
