ne hagyd, hogy a megjelenésük megtévesszen: gyűszű méretű, vidám színekkel tarkított és nyálkás, mérgező békák valójában az általunk ismert legerősebb neurotoxinok. A Science folyóiratban megjelent új cikkel, a tudósok egy lépéssel közelebb kerülnek egy kapcsolódó fejvakaró megoldásához-hogyan tartják meg ezek a békák magukat a mérgezéstől? És a válasz potenciális következményekkel jár a fájdalom és a függőség elleni küzdelemben.
az austini Texasi Egyetem tudósai által vezetett új kutatás megválaszolja ezt a kérdést a méregbékák egy alcsoportjára, amelyek a toxin epibatidint használják. Annak érdekében, hogy a ragadozók ne egyék meg őket, a békák a toxint használják, amely kötődik az állat idegrendszerének receptoraihoz, és magas vérnyomást, rohamokat, sőt halált is okozhat. A kutatók felfedezték, hogy a békákban egy kis genetikai mutáció — a receptort alkotó 2500 aminosav közül csak három változása — megakadályozza a toxin hatását a békák saját receptoraira, ellenállóvá téve őket halálos hatásaival szemben. Nem csak ez, hanem pontosan ugyanaz a változás háromszor jelent meg egymástól függetlenül ezeknek a békáknak az evolúciójában.
“mérgezőnek lenni jót tesz a túlélésnek — előnyt jelent a ragadozókkal szemben” -mondta Rebecca Tarwin, az UT Austin posztdoktori kutatója, a tanulmány társszerzője. “Miért nem mérgező több állat? Munkánk azt mutatja, hogy egy nagy korlátozás az, hogy az organizmusok képesek-e rezisztenciát kialakítani saját toxinjaikkal szemben. Megállapítottuk, hogy az evolúció pontosan ezt a változást érte el három különböző békacsoportban, és ez számomra nagyon szép.”
több száz mérgező békafaj létezik, amelyek mindegyike tucatnyi különböző neurotoxint használ. Tarwin egy kutatócsoport tagja, köztük David Cannatella és Harold Zakon professzorok az integratív Biológia Tanszékén, akik tanulmányozták, hogyan alakultak ki ezek a békák toxikus rezisztenciája.
évtizedek óta az orvosi kutatók tudják, hogy ez a toxin, az epibatidin, szintén erős, nem addiktívként működhet fájdalomcsillapító. Több száz vegyületet fejlesztettek ki a békák toxinjából, köztük olyat, amely a gyógyszerfejlesztési folyamatban az emberi kísérletekig fejlődött, mielőtt más mellékhatások miatt kizárták volna őket.
az új kutatás-amely bemutatja, hogy bizonyos méregbékák hogyan fejlődtek ki a toxin blokkolására, miközben megtartották az agy számára szükséges receptorok használatát-olyan információkat ad a tudósoknak az epibatidinről, amelyek végül hasznosnak bizonyulhatnak olyan gyógyszerek tervezésében, mint például új fájdalomcsillapítók vagy gyógyszerek a nikotinfüggőség leküzdésére.
“minden információ, amit összegyűjthetünk arról, hogy ezek a receptorok hogyan lépnek kölcsönhatásba a gyógyszerekkel, egy lépéssel közelebb visz minket a jobb gyógyszerek megtervezéséhez” -mondta Cecilia Borghese, a tanulmány másik társszerzője és az egyetem Waggoner alkohol-és Függőségkutató Központjának munkatársa.
hitel: Rebecca Tarvin / Texasi Egyetem, Austin.
a zár megváltoztatása
a receptor egy olyan fehérje a sejtek külső részén, amely jeleket továbbít a külső és a belső között. A receptorok olyanok, mint a zárak, amelyek zárva maradnak, amíg nem találkoznak a megfelelő kulccsal. Amikor egy megfelelő alakú molekula jön létre, a receptor aktiválódik és jelet küld.
a receptor, amelyet Tarwin és kollégái tanulmányoztak, jeleket küld olyan folyamatokban, mint a tanulás és a memória, de általában csak akkor, ha egy egészséges “kulcs” vegyület érintkezik vele. Sajnos a békák ragadozói számára a mérgező epibatidin is működik, mint egy erős csontváz kulcs, a receptoron, eltéríti a sejteket és veszélyes aktivitást vált ki.
a kutatók azt találták, hogy az epibatidint használó mérgező békák kifejlesztettek egy kis genetikai mutációt, amely megakadályozza a toxin kötődését receptoraikhoz. Bizonyos értelemben blokkolták az álkulcsot. Az evolúció révén sikerült megőrizniük a valódi kulcs működésének módját is, egy második genetikai mutációnak köszönhetően. A békákban a zár szelektívebbé vált.
küzdelem a betegség ellen
a zár megváltoztatásának módja új módszereket javasol az emberi betegségek leküzdésére szolgáló gyógyszerek kifejlesztésére.
a kutatók azt találták, hogy azok a változások, amelyek a békáknak ellenállnak a toxinnak az egészséges működés megváltoztatása nélkül, a receptor olyan részein fordulnak elő, amelyek közel vannak az epibatidinhez, de még csak nem is érintik őket. Borghese és Wiebke Sachs, egy látogató hallgató, Adron Harris laboratóriumában tanulmányozta az emberi és béka receptorok működését, aki a tanulmány másik szerzője és a Waggoner Center társigazgatója.
“a legizgalmasabb dolog az, hogy ezek az aminosavak, amelyek még közvetlenül nem érintkeznek a gyógyszerrel, ilyen pontosan módosíthatják a receptor működését” – mondta Borghese. Az egészséges vegyület, folytatta, ” a szokásos módon működik, egyáltalán nem probléma, és most a receptor rezisztens az epibatidinnel szemben. Ez számomra lenyűgöző volt.”
annak megértését, hogy ezek a nagyon kis változások hogyan befolyásolják a receptor viselkedését, kihasználhatják a tudósok, akik megpróbálnak olyan gyógyszereket tervezni, amelyek hatnak rá. Mivel ugyanaz a receptor az emberekben is részt vesz a fájdalom és a nikotinfüggőségben, ez a tanulmány javaslatot tehet új gyógyszerek kifejlesztésére a fájdalom blokkolására vagy a dohányosok leszokására.
retracing Evolution
az ecuadori partnerekkel együttműködve a kutatók 28 békafaj szövetmintáit gyűjtötték össze — beleértve azokat, amelyek epibatidint használnak, azokat, amelyek más toxinokat használnak, és azokat, amelyek nem mérgezőek. Tarwin és hear kollégái, Juan C. Santos a St. John ‘s Egyetemen és Lauren O’ Connell a Stanford Egyetemen szekvenálták azt a gént, amely az adott receptort kódolja az egyes fajokban. Ezután összehasonlította a finom különbségeket, hogy felépítsen egy evolúciós fát, amely bemutatja a gén fejlődését.
ez a második alkalom, hogy Cannatella, Zakon, Tarwin és Santos olyan mechanizmusokat fedeztek fel, amelyek megakadályozzák a békák mérgezését. 2016 januárjában a csapat azonosított egy sor genetikai mutációt, amelyek szerintük megvédhetik a méregbékák egy másik alcsoportját egy másik neurotoxintól, a batrachotoxintól. Az ebben a hónapban közzétett kutatás a felfedezésükre épült, és az Albany-i New York-i Állami Egyetem kutatói végezték, megerősítve, hogy az UT Austin egyik javasolt mutációja megvédi a méregbékákat a toxintól.
a cikk másik társszerzője az UT Austin Ying Lu.
ez a cikk az austini Texasi Egyetem által biztosított anyagokból jelent meg újra. Megjegyzés: lehet, hogy az anyagot a hossza és a tartalma miatt szerkesztették. További információért, kérjük, forduljon az idézett forráshoz.