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蛋白功能新颖性的分子机制及其动力学规律是当今进化生物学研究的热点之一。本文以含有半胱氨酸稳定的α-螺旋和β-折叠(Cysteine-stabilizedα-helicalandβ-sheet，CSαβ)支架的蝎毒素为研究对象，探索发展了一套高效的原核表达及包涵体复性的体系，通过原核表达、定点突变、圆二色谱(CD)、电压钳技术以及序列和蛋白三级结构的分析，系统地研究了条斑钳蝎α毒素家族中的几个成员(MeuNaTxαs)的结构功能关系，初步探讨蝎毒素保守支架功能新颖化的分子机制。 通过原核表达方法、包涵体复性和RP-HPLC，我们获得了重组毒素MeuNaTxα-12和MeuNaTxα-13。CD测定表明它们均采用了CSαβ结构。功能数据表明重组蛋白对在卵母细胞中异源表达的Navs(rNav1.1，rNav1.2、rNav1.4，rNav1.5、mNa1.6和DmNav1)具有不同程度的放大峰电流、抑制通道快失活的作用。两毒素对DmNav1的活性最强，比活性第二强的哺乳动物通道rNav1.1活性分别高45倍和38倍。昆虫毒性实验表明重组蛋白对家蝇成虫具有强地致死活性。结果表明这两个毒素均属于α-like毒素类型。药理学数据联合五个钠通道亚型site3的序列比对分析鉴定了通道LD4:S5-S6环区在通道和毒素相互作用中的重要性。而二者在体内和体外实验中活性的差异主要由它们分子表面电荷地差异造成。对α毒素序列分析揭示了MeuNaTxα-12上一个关键的功能位点28。 蝎α毒素经历了适应性进化的压力，目前鉴定了9个正选择位点(zhu et.al，2011)，然而其功能意义尚不明确。为此，我们运用定点突变技术构建MeuNaTxα-5的9个突变体和MeuNaTxα-12E50V、MeuNaTxα-13E52V两突变体。电生理技术和昆虫急性毒性结果显示三个突变体I40A，L41A和E52V极大地降低了毒素对昆虫及rNav1.1的活性。而突变体DelAF（删除J-loop的A和F）则显示出对昆虫和哺乳动物钠通道不同的选择性。这些结果表明了正选择位点在调节毒素的活性和对通道亚型选择性上的重要性。 MeuNaTX(NT)-1是在条斑钳蝎中发现的αtoxins-like新基因，它的前身是α毒素，但在39位氨基酸处出现提前终止密码子而产生C-端截短的分子。利用化学合成和氧化复性的方法获得MeuNaTX(NT)-1。CD数据表明它的结构和功能都和天然的α毒素不同。膜片钳技术检测MeuNaTxα(NT)-1对大鼠背根神经节细胞TTX-R和TTX-S的Navs峰电流均有明显的抑制作用，这和α毒素的放大峰电流和延缓失活的药理学特征不同，表明毒素和通道作用的位点发生了转移，从site3转移到site1。这提示在进化过程中毒素可通过提前终止的策略实现分子功能新颖化。 另外，我们对从东亚钳蝎毒液中分离纯化得到的两个已知的、不含dyad功能基序的钾通道毒素(BmP02和BmP03)进了系统的功能评述及作用机制的初步研究。该毒素能阻断shaker、rKv1.1、rKv1.2和rKv1.3通道电流，而对rKv1.4没有活性。通过对rKv1.3的IC50的测定揭示了毒素K16位点的作用，进一步研究证明了毒素表面的K16和通道相互作用，它直接靶向通道filter区的H401位点，其相互作用地距离是5(A)。 实验表明，在进化过程中，保守的Csαβ支架的毒素可通过环区地插入删除(indel)、点突变或适应性进化、C-端的提前终止等策略实现功能的新颖化和靶标的协同进化。我们的工作为Csαβ结构的分子设计和保守支架功能新颖化的深入研究提供了基础。