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蝎毒素是各种毒素多肽的丰富源泉，蝎毒多肽能与各种离子通道高亲合性、高特异性的结合，因此，广泛的被作为探针，用来发现新的离子通道和阐明其结构与门控特性的分子机制。寻找更多的、能够作用于各种不同离子通道的毒素多肽抑制剂，研究其性质和结构不仅可为研究离子通道的结构和功能提供有用的工具，并且能为设计新的专一性离子通道抑制剂提供科学依据。
本论文第一部分研究了马氏钳蝎长链多肽BmK-βIT的溶液结构。采用Edman降解并结合数据库检索的方法完成了该毒素的氨基酸序列鉴定。一级序列比较表明该毒素具有兴奋性昆虫毒素典型的结构特征：一对移位的二硫键，与β-型兴奋性蝎毒素高度同源，电生理实验表明该毒素可以产生兴奋性毒素特有的药理特征，因此该毒素属于β-型兴奋性蝎毒素。同源序列的比较可以发现BmK-βIT与其它β-型蝎毒素的最大区别在于在第一功能面中缺少被称之为“hot spot”或“pharmacophore”的酸性残基Glu，取而代之的是一个疏水性残基Ile，即表明Glu残基在β-型蝎毒素中并非完全保守。通过使用现代NMR波谱技术和分子模拟技术，我们最终得到了20个构象来代表BmK-βIT的溶液结构。结果表明除却Bj-xtrIT中存在一个额外的α0-螺旋外，该毒素与兴奋性蝎毒素Bj-xtrIT和BmKIT-AP具有相似的整体折叠方式。通过与β-型蝎毒素Bj-xtrIT、BmK IT-AP及CssⅣ的三维结构比较，β-型蝎毒素具有如下的功能表面和功能位点：(1)第一个功能面主要是由位于螺旋结构区域及之前loop区域的一些疏水性残基所组成，该功能面主要参与与钠离子通道的结合，进而使得毒素分子发挥其生物功能。该功能面为β-型蝎毒素所公有。(2)第二个功能面对于兴奋性昆虫而言主要由C-末端的四个疏水性残基所组成，而对于抗哺育动物β-型蝎毒素而言则主要由β-折叠及连接loop区域的疏水性残基组成，该功能面决定了β-型蝎毒素与钠离子通道相互作用的选择性和特异性。(3)第三功能位点是指带负电荷残基Glu15，该点通过电性作用直接参与与钠通道的电压感受区S4中的带正电荷残基之间的相互作用，该功能位点是β-型蝎毒素表现出其特征的电生理行为的结构基础。进一步与兴奋性蝎毒素Bj-xtrIT和BmK IT-AP相比较，相对保守的功能表面及三维空间结构决定了该类毒素与昆虫钠通道相互作用的特异性。此外，在对BmK-βIT的电生理研究中，还发现该毒素对哺育动物的钠通道也具有一定的抑制作用，通过与具有抗哺育动物活性的β-型蝎毒素Ts1和CssⅣ进行比较，认为可能是连接β2与β3的loop区域一些疏水性残基和Glu15在这一生理功能中发挥着重要作用。
本论文第二部分主要报道长链蝎毒多肽BmKαIT01的溶液结构研究工作。毒理实验结果显示蝎毒素BmKαIT01显示很强的抗昆虫活性及较弱的抗哺育动物活性。一级序列比较发现该毒素与抗昆虫α-型长链毒素具有很高的同源性(＞70％)，因此该毒素可作为抗昆虫α-型长链蝎毒素一天然突变子。通过使用2D NMR波谱技术和分子模拟技术，完成了BmKαIT01的溶液结构研究。溶液结构计算表明，BmKαIT01具有α-型蝎毒素典型的CS-α/β motif结构特征。通过结构比较可以发现，BmKαIT01的三维结构与抗昆虫α-型蝎毒素LqhαIT、LqqⅢ的溶液结构及α-like型蝎毒素BmK M1的晶体结构相类似，而与抗哺育动物经典α-型蝎毒素AaHⅡ差别较大，其结构差别主要体现在连接分子中二级结构单元的loop及C-末端区域；同时表明BmKαIT01具有如下的功能面：(1)由α-螺旋之前loop区域中的残基和连接β-折叠链β2与β3的loop区域中的残基所组成Core-domain，该功能面为α-型蝎毒素所公有。(2)由五残基转角的内部残基Gln8～Cys12及与其在空间上接近的C-末端残基Arg58～His64所组成的NC-domain，该功能面特有的构象决定了α-型蝎毒素生物活性的选择性和特异性。BmKαIT01溶液结构中Asn9～Tyr10之间的非脯氨酸顺式肽键介导了五残基转角内残基Gln8～Cys12与C-末端残基Arg58～His64在空间上接近并形成NC-domain的特殊构象，进而决定该毒素表现出抗昆虫活性的特异性。NC-domain中的残基Arg58、LYs62、His64及与之接近的His42、LYs43在该区域形成一个大的正电荷斑区，经与相关蝎毒素的比较并分析这一区域的结构认为该功能面中的位于第四对二硫键之前的Lys62(/Arg62)可能是α-型蝎毒素直接参与与钠通道电压感受区S4之间相互作用的关键性残基。仔细分析BmKαIT01的NMR图谱发现该毒素分子在溶液中存在异构现象，根据已有相关α-型蝎毒素NMR及X-ray的研究结果，认为是由于Asn9～Tyr10之间的顺式肽键在溶液中发生顺反异构进而引起毒素分子整体构象的变化，从而使得陔毒素表现出抗昆虫活性的同时兼有较弱的抗哺育动物活性。并由此推测8～9位残基之间肽键顺反不同构象的存在可能是抗昆虫α-型蝎毒素和α-like型蝎毒素具有双重生物活性的结构基础。