彼らの外観があなたを欺くことはできません：シンブルサイズ、陽気な色とフワフワでまだら、毒カエルは、実際に私たちが知っている最も強力な神経毒のいくつかを抱いています。 Science誌に掲載された新しい論文で、科学者たちは関連する頭の傷を解決することに一歩近づいています。 そしてその答えは、痛みや中毒との戦いに潜在的な結果をもたらします。
テキサス大学オースティン校の科学者が率いる新しい研究は、毒素エピバチジンを使用する毒カエルのサブグループについてこの質問に答える。 捕食者がそれらを食べないようにするために、カエルは動物の神経系の受容体に結合し、高血圧、発作、さらには死を引き起こす可能性のある毒素を使 研究者らは、カエルの小さな遺伝的変異—受容体を構成する2,500アミノ酸のわずか3つの変化—が、毒素がカエル自身の受容体に作用するのを防ぎ、その致命的な影響に耐性を持たせることを発見した。 それだけでなく、正確に同じ変化がこれらのカエルの進化に3回独立して現れました。
「有毒であることはあなたの生存に良いことができます—それはあなたに捕食者よりも優位性を与えます」と、Ut Austinのポスドク研究者であり、論文の共同第一著者であるRebecca Tarvin氏は述べています。 “それでは、なぜより多くの動物が有毒ではないのですか？ 私たちの研究は、生物が自分自身の毒素に対する抵抗性を進化させることができるかどうかという大きな制約があることを示しています。 私たちは、進化がカエルの三つの異なるグループで、この同じ正確な変化にヒットしていることがわかりました、それは、私には、非常に美しいです。”
毒カエルには何百種類もの種があり、それぞれが数十種類の異なる神経毒を使用しています。 Tarvinは、これらのカエルが毒性抵抗性をどのように進化させたかを研究してきた統合生物学部門のDavid Cannatella教授とHarold Zakon教授を含む研究者チームの一員です。
何十年もの間、医学研究者は、この毒素、エピバチジンも強力な非中毒性鎮痛剤として作用することができることを知っています。 彼らは、他の副作用のために除外される前に、薬物開発プロセスでヒト試験に進んだものを含む、カエルの毒素から何百もの化合物を開発しました。
脳が必要とする受容体の使用を維持しながら、特定の毒カエルがどのように毒素をブロックするように進化したかを示す新しい研究は、エピバチジンに関する情報を科学者に提供し、最終的には新しい鎮痛剤やニコチン中毒と戦うための薬物などの薬物を設計するのに役立つことが証明される可能性がある。
「これらの受容体がどのように薬物と相互作用しているかについて収集できるあらゆる情報は、より良い薬物の設計に一歩近づく」と、同論文のもう一人の共著者であり、同大学のWaggoner Center For Alcohol and Addiction Researchの研究員であるCecilia Borgheseは述べている。

クレジット：レベッカ-タービン/テキサス大学オースティン校。
ロックの変更
受容体は、細胞の外側にあるタンパク質の一種であり、外部と内部の間で信号を伝達します。 受容体は、正しいキーに遭遇するまで閉じたままのロックのようなものです。 ちょうど右の形の分子が来るとき、受容器は活動化させて得、信号を送ります。
Tarvinらが研究した受容体は、学習や記憶のようなプロセスで信号を送るが、通常は健康な「鍵」である化合物が接触したときにのみ、信号を送る。 残念なことに、カエルの捕食者のために、有毒なエピバチジンはまた、強力な骨格キーのように、受容体に作用し、細胞をハイジャックし、危険な活動のバーストを誘発する。
研究者らは、エピバチジンを使用する毒カエルが、毒素がその受容体に結合するのを妨げる小さな遺伝的変異を発症したことを発見した。 ある意味では、彼らはスケルトンキーをブロックしました。 彼らはまた、進化を通じて、第二の遺伝的突然変異のおかげで、本当の鍵が働き続ける方法を保持することを管理してきました。 カエルでは、ロックはより選択的になった。
病気と戦う
ロックが変わった方法は、人間の病気と戦うための薬を開発する可能性のある新しい方法を示唆しています。
研究者らは、健康的な機能を変化させずにカエルに毒素に抵抗性を与える変化が、エピバチジンに近いがエピバチジンにも触れない受容体の部分 訪問学生であるBorgheseとWiebke Sachsは、Waggoner Centerの別の著者であるAdron Harrisの研究室で、人間とカエルの受容体の機能を研究しました。
「最も刺激的なことは、薬物と直接接触していないこれらのアミノ酸が、このような正確な方法で受容体の機能をどのように改変できるかである」とBorghese 健康な化合物は、彼女は続けました、”いつものように問題なく働き続け、今では受容体はエピバチジンに耐性があります。 それは私にとって魅力的でした。「
これらの非常に小さな変化が受容体の挙動にどのように影響するかを理解することは、それに作用する薬物を設計しようとする科学者によって ヒトの同じ受容体も痛みやニコチン中毒に関与しているため、この研究は、痛みをブロックしたり、喫煙者が習慣を破るのを助けるための新しい薬
Retracing Evolution
エクアドルのパートナーと協力して、研究者は28種のカエルから組織サンプルを収集しました。 Tarvinとhearの同僚Juan C.Santosとスタンフォード大学のLauren O’Connellは、それぞれの種の特定の受容体をコードする遺伝子の配列を決定しました。 彼女はその後、遺伝子がどのように進化したかを表す進化の木を構築するために微妙な違いを比較しました。
Cannatella、Zakon、Tarvin、Santosがカエル自身の中毒を防ぐメカニズムを発見する役割を果たしたのは今回で2回目のことである。 2016年1月、チームは、別の神経毒であるバトラコトキシンから毒カエルの別のサブグループを保護する可能性があると示唆された一連の遺伝的変異を同定した。 今月発表された研究は、彼らの発見に基づいて構築され、オールバニのニューヨーク州立大学の研究者によって行われ、UT Austinの提案された突然変異の一つが毒
この論文の他の共著者はUT AustinのYing Luです。
この記事は、テキサス大学オースティン校から提供された資料から再発行されました。 注：材料は、長さと内容のために編集されている可能性があります。 詳細については、引用されたソースにお問い合わせください。