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芋螺毒素(conotoxins)是来自于海洋生物芋螺(Conus)毒液中的活性多肽，对芋螺自身而言，芋螺毒素主要用于捕食与防御。芋螺毒素分子量小、富含二硫键、能特异性地作用于体内各种离子通道、细胞膜上神经递质和激肽的受体等，可作为新药的先导化合物或被直接开发成为药物。因此对芋螺毒素的溶液结构及结构与功能关系的研究具有重要的现实意义。 根据它们保守的信号肽，芋螺毒素被分成A-，M-，O-，I-，T-，P-，L-，和S-超家族。大部分的M-超家族芋螺毒素有着典型的半胱氨酸的骨架(-CC-C-C-CC-)。在本论文中，测定了一种具有新型的二硫键连接方式的M-1分支的芋螺毒素mr3e的溶液结构。结果表明，mr3e在溶液中折叠形成两个β转角，虽然它与M-2及M-4分支芋螺毒素具有相同的半胱氨酸骨架，但是由于二硫键的配对方式不同，使得mr3e具有明显不同于这两分支成员芋螺毒素的结构特征，并可能具有不同的生理功能。 本文还研究了另一种新型的的M-超家族的芋螺肽conomarphin。芋螺肽conomarphin非常独特，它不含有二硫键而且序列中含有两个经翻译后修饰的特殊氨基酸，即位于第10号的羟基脯氨酸(Hyp10)，及第13号的D构型苯丙氨酸(D-Phe13)。核磁共振实验较好地确定了天然conomarphin的溶液结构，其结构表现出中间段呈紧密的Loop区以及C端较短的310-螺旋的特征。为了理解翻译后修饰的特殊残基(Hyp10和D-Phe13)在conomarphin中的作用，我们还对合成的L-Phe13-conomarphin以及Hyp10Pro-conomarphin突变体的溶液结构进行了研究，并将它们与天然conomarphin的结构分别进行了比较。研究表明，翻译后修饰残基对conomarphin的折叠具有极其重要的作用。该结果暗示了，对于不含有二硫键的芋螺肽conomarphin而言，特殊的翻译后修饰残基对其生理功能的实现具有重要的意义。此外，我们还发现该芋螺肽的溶液构象对pH非常敏感，研究结果暗示该芋螺肽的活性受pH的影响也可能比较显著。 芋螺毒素是很有价值的药物或药物先导化合物，其中A-超家族芋螺毒素是研究最早、了解较为全面的芋螺毒素家族之一。最近，一个来源于芝麻芋螺的A-超家族的新成员芋螺毒素pu14a被发现了。芋螺毒素pu14a具有非常罕见的framework14型半胱氨酸骨架，电生理实验证明，pu14a能作用于肌肉型nAChR，其分子靶标为nAChR的(α1)2β1γδ亚基。对芋螺毒素pu14a的结构研究及将其与之功能相似的其他alpha-芋螺毒素的结构比较提示了pu14a结构特征与其独特的受体识别有着较大的联系。 综上所述，本文完成了以上三种最近发现的芋螺毒素以及其相关突变体溶液结构的研究，揭示了芋螺毒素结构与功能关系，这为研究它们与靶标分子的相互作用打下了基础。