朱順義研究員領導的國際團隊在動物神經毒素起源和蛋白質功能進化研究領域取得重要進展。基於進化中間體的發現，他們首次在實驗室條件下完成了由昆蟲防禦素向靶向動物鉀通道的神經毒素的轉換。 

　　識別蛋白質功能創新的分子事件是當今進化生物學研究的核心科學問題之一，其研究成果有助於指導合理的藥物和新分子設計。蠍毒素和昆蟲防禦素共享保守的空間結構和相關的生物學活性。兩者通過破壞靶標生物的細胞膜結構實現捕食和防禦，為研究保守的結構支架進化新的生物學功能提供了理想的模型。為了在實驗室條件下實現從昆蟲防禦素到神經毒素的轉換，研究人員嚐試從尋找連接蠍毒素和昆蟲防禦素的進化中間體入手。從74條蠍毒素序列中他們提取到蠍毒素的典型結構和功能特征信息（Scorpion toxin signature)，建立了識別這類毒素家族的分子臉譜。然後，他們利用計算生物學方法分析了6個昆蟲目的防禦素分子，發現兩個有毒目昆蟲（膜翅目和半翅目）的部分防禦素擁有蠍毒素的分子臉譜。 

　　為了鑒定這些潛在進化中間體的結構和功能，研究人員選擇了麗蠅蛹集金小蜂的防禦素 Navidefensin2-2開展了實驗性進化研究。他們發現實驗刪除Navidefensin2-2的一個氨基端環區可以消除防禦素-通道間相互作用的空間位阻，進化成高親和力靶向K⁺通道的神經毒素（命名為Navitoxin）。進一步的核磁共振（NMR）分析表明這種昆蟲防禦素衍生的毒素呈現典型的半胱氨酸穩定的α螺旋和β-折疊片層的蠍毒素的空間結構。突變兩個定位於分子臉譜的關鍵氨基酸殘基完全消除或顯著降低了Navitoxin對通道的結合，表明該分子和蠍毒素采取相似的K ⁺通道結合模式。這些結果首次證實有毒動物神經毒素起源的可預見性。該策略也首次用實驗方法建立了兩個遠緣相關蛋白家族的進化關係，為進化指導的毒素類藥物設計提供了新的思路。 

　　該研究得到了國家自然科學基金的資助。比利時魯汶大學和日本高等科學技術研究院的科學家參加了該項目的研究。相關工作已在 Mol Biol Evol 在線發表（論文鏈接）。BBC Nature（http://www.bbc.co.uk/nature/25683544）和Science Daily等新聞媒體對該工作進行了報道。