（图1: 涂有箭毒蛙毒素的竹箭 图片来源：影视作品《启迪录》）
箭毒蛙毒素具有和叔胺相类似的刚性甾体构造，能够靶向的浸染于电压门控的Na+通道，并且持续激活心肌细胞膜上的钠离子通道，钠离子不能被开释出来，结果就会导致心脏骤停。实验表明箭毒蛙毒素对付小鼠的半数致去世量LD50=2 μg/kg（最小致去世剂量~0.04 μg），0.1 mg就足以杀去世一名成年人，是迄今为止已知的最毒的天然毒素之一（图2）。
（图2: 金黄色的箭毒蛙 图片来源：National Geographic）
钠离子通道的研究与多种疾病干系联，比如癫痫、心脏疾病和疼痛等，而箭毒蛙毒素是研究电压门控钠离子通道（Nav）受体浸染机制最为空想的化学工具之一。据宣布[1]，全天下箭毒蛙毒素的库存量少于170 mg，而需求量却超过了1 g。在2016年，"Gilead Science"生物制药公司和斯坦福大学Justin DuBois教授课题组互助完成了首例箭毒蛙毒素的合成，科学家们从商业质料出发，以锂卤交流、自由基串联反应等为关键步骤，统共24步反应终极得到2 mg箭毒蛙毒素(-)-BTX，这篇全合成也揭橥在Science。故意思的是，他们也得到了非天然的对映异构体 (+)-BTX，而这个异构体的生物浸染与箭毒蛙毒素的效果却完备相反，它能够阻挡钠离子通道的开放（图3）。
（图3: 箭毒蛙毒素(-)-BTX的全合成 图片来源：Science）
在电压门控Na+通道上，BTX受体的α-亚基由四个重复域（D1-D4）组成，每个域都有六个跨膜片段（S1-S6），并且所有四个S6片段都参与了BTX结合相互浸染（图4）。对付箭毒蛙毒素对付钠离子通道独特的浸染，研究职员认为有以下几种成分[2]：1，BTX能将钠通道的激活阈值改变-30至-50 mV，以使Na+通道在静息膜电位下随意马虎打开；2，BTX肃清了Na+通道的快速和缓慢失落活，从而导致Na+通道的开放持续达数分钟；3，BTX降落了单通道电导率，并改变了Na+通道的离子选择性。
（图4: rNav1.4 Na+通道中BTX的受体 图片来源：PNAS）
对付如此高毒性的生物碱毒素，为什么毒蛙自身能够免疫呢？科学家们沿着毒蛙自身抵抗力的遗传线索，研究了24种树毛龙和其他6种田鸡物种在钠离子通道D1/S6和D4/S6区域靶向测序数据，他们创造P. terribilis蛙肌肉（与褐家鼠为难刁难比）中的五个突变体发生了变异，分别是D1/S6（S429A、I433V和A445D）和D4/S6（V1583I和N1584T），个中三种突变体（I433V、A445D和V1583I）在各种毒蛙进化枝中独立地进化了多次，其他两个突变体（S429A和N1584T）在毒性最高的物种P. terribilis蛙中进化了一次（图5）。
（图5: P. terribilis蛙和褐家鼠的rNav1.4 Na +通道比拟图 图片来源：PNAS）
为了弄清楚是哪一个突变体在抗BTX中其主导浸染，实验筛选了5个单独的突变体，即每个突变体都被一个突变的蛋白体取代。根据实验对BTX敏感的标准确定，除N1584T外，所有突变体均对BTX敏感。通过实验创造，单个突变体（S429A、I433V、A445D和V1583I）在多达1,500个重复脉冲过程中易于被5 μM溶度的 BTX改变，个中，在1500个脉冲后的坚持电流达到峰值幅度的≥75％；同时，这些突变通道的激活阈值向左移动到-90至-100 mV旁边。
（图6: 突变体残基rNav1.4 Na+通道的脉冲研究 图片来源：PNAS）
那么为什么N1584T表现出非常的耐BTX的性子呢？实验表明，突变体上rNav1.4 Na+通道中的N1584残基对付BTX在电压门控Na+通道上的浸染至关主要：丙氨酸（N1584A）或者赖氨酸取代（N1584K）的突变体可以使得rNav1.4 Na+通道变得完备抗BTX。这便是为什么P. terribilis蛙在野外生存时，纵然它们身体含有~1.1毫克BTX/每个体，如此大量的BTX也不会将这些金色的毒蛙致去世。
参考文献：
1, Asymmetric synthesis of batrachotoxin:Enantiomeric toxins show functional divergence against NaV. Science, 2016, 354, 865.
2, Single rat muscle Na+ channel mutation confers batrachotoxin autoresistance found in poison-dart frog Phyllobates terribilis. PNAS, 2017, 48, 8042–8046.
