自然界中一些捕食者的毒液通過乾擾在動物的神經細胞中產生電信號的鈉離子通道而使獵物無法行動。超大的、多毛的狼蛛可能是難看的和有毒的，但令人驚訝的是，它們的獵手毒素可能為更好地控制慢性疼痛提供答案。一種捕鳥的中國狼蛛咬人時含有一種類似刺的毒藥，它能插入獵物神經細胞的電信號系統中的一個分子目標。

高分辨率低溫電子顯微鏡研究顯示，這種分子刺會迅速鎖定鈉離子通道上的電傳感器，鈉離子通道是細胞膜上的微小孔隙，產生電流並產生信號以操作神經和肌肉。如被困在其靜止位置，電壓傳感器無法激活。這種毒素的作用必須是即時的，因為狼蛛必須固定住它的獵物。

該研究結果發表在《分子細胞》上，這是細胞出版社的一份期刊。

雖然有些人可能會認為這些狼蛛是醜陋的、強硬的和卑鄙的，但醫學家們實際上對它們的毒液能夠困住電壓門控鈉通道上的電傳感器的靜止狀態並關閉它們的能力感興趣。對這些”大塊頭、討厭的傢伙”的毒素的這種研究可以為結構化設計藥物指出新的方法，這些藥物可能通過阻斷感覺神經信號來治療慢性疼痛。

慢性疼痛是一種難以治療的疾病。尋求緩解的努力有時會成為阿片類藥物過量、成癮、長期戒斷、甚至死亡的途徑。開發更安全、更有效、無成癮性的疼痛治療藥物是醫學界一項重要需求。

然而，由於很難捕捉到狼蛛毒素-離子通道化學複合物的功能形式，在小分子中重建該毒素的阻斷方法至今仍未得到分子生物學家和藥理學家的青睞，他們在尋求更好的疼痛藥物設計的新思路。

研究人員通過設計一個嵌合模型鈉通道克服了這個障礙。像神話中的半人馬一樣，嵌合體是由兩個或更多物種的部分組成。研究人員從一種對疼痛傳遞至關重要的人類鈉通道的特定類型中提取了毒素結合區域，並將其導入他們來自一種來自特別設計鈉通道模型。然後他們能夠獲得一個清晰的分子視圖，了解來自狼蛛毒液的強效毒素的配置，因為它會與鈉通道上的受體部位緊密結合。這一成就揭示了這種毒素對鈉通道靜止狀態的電壓傳感器捕獲的結構基礎。

值得注意的是，這種毒素將一個’刺’賴氨酸殘基插入電壓傳感器的負電荷群中，將其鎖定並阻止其發揮作用。來自廣泛的蜘蛛和其他節肢動物物種的相關毒素使用這種分子機制來固定和殺死它們的獵物。

這一發現的醫學研究重要性在於它在疼痛信息從外周神經系統向脊髓和大腦的傳輸中起著至關重要的作用，因此是疼痛治療的一個主要目標。這種強效狼蛛毒素在靜止狀態下捕獲Nav1.7的電壓傳感器的結構，為未來基於結構的下一代疼痛療法的藥物設計提供了一個分子模板，這些藥物將阻止Nav1.7鈉通道的功能。