华人学者解析致命的神经毒素

肉毒杆菌（Clostridium botulinum）是一种生长在缺氧环境下的致命病菌，存在于腐烂、未煮熟的食物和土壤中。这种细菌分泌的肉毒杆菌毒素对人体的危害极大，是毒性最强的毒素之一，也是一种潜在的生化武器。

日前，加州大学Irvine医学院的科学家们解析了肉毒杆菌毒素穿过肠道壁进入血液的分子基础，相关论文刊登在了近期出版的《科学》（Science）杂志上。这项研究为人们揭示了阻断这种致命毒素的新途径。

肉毒杆菌释放的神经毒素能够使感染者瘫痪甚至死亡，人们把肉毒杆菌引发的这种疾病称为肉毒杆菌中毒（botulism）。这种神经毒素根据抗原性的不同分为A、B、C1、D、E、F、G等血清型，而这项研究针对的是A型。

加州大学的副教授金荣生（Rongsheng Jin，音译）一直致力于肉毒杆菌的相关研究，曾在Nature、Science等顶尖杂志上发表多项成果。（例如Science：首个神经毒素复合物3D结构）

肉毒杆菌的神经毒素发挥作用，需要穿越肠道的上皮屏障。为此，神经毒素与三个细菌蛋白（血凝素HA）结合形成了复合体。为了理解毒素复合体与细胞粘附蛋白的互作机制，研究人员在神经毒素、血凝素和 E-cadherin三者结合之时，解析了整个复合物的晶体结构。E-cadherin是维系肠道上皮屏障的重要蛋白。

研究显示，肉毒杆菌毒素与E-cadherin的结合，影响了E-cadherin的正常功能，破坏了肠道壁细胞之间的紧密联系。复杂的毒素分子可以由此穿越肠道的上皮屏障，进入血液循环。

“肉毒杆菌分泌的毒素太大了，看起来难以突破上皮细胞之间的紧密连接，”金荣生副教授说。但现在我们知道，这种毒素有个内应可以从内部开启“城门”。人们可以在此基础上开发更有效的方法，阻止致命肉毒杆菌的致命毒素进入血流。

最后，研究人员还在晶体结构的基础上，构建了突变版的肉毒杆菌毒素复合体，使其中的HA不能与上皮细胞的E-cadherin结合。他们发现，尽管这种复合体含有活性完全的神经毒素，但口服毒素的小鼠并没有受到毒害。这是因为突变HA丧失了破坏细胞连接的能力，毒素无法被肠道避的上皮层吸收。