그들의 외모가 당신을 속이게하지 마십시오:골무 크기,밝은 색상과 퀴시,독 개구리에 얼룩 실제로 우리가 알고있는 가장 강력한 신경독의 일부를 항구. 과학 저널에 발표 된 새로운 논문으로,과학자들은 관련 머리 아마추어 해결에 한 걸음 더 가까이 있습니다-이 개구리는 어떻게 자신을 중독에서 유지합니까? 그리고 그 대답은 고통과 중독과의 싸움에 잠재적 인 결과를 초래합니다.
오스틴 텍사스 대학의 과학자들이 이끄는 새로운 연구는 독소 에피 바티 딘을 사용하는 독 개구리의 하위 그룹에 대한이 질문에 답합니다. 그들을 먹는 포식자를 유지하기 위해,개구리는 동물의 신경계에 수용체에 결합하여 고혈압,발작,심지어 죽음을 일으킬 수있는 독소를 사용합니다. 연구진은 개구리의 작은 유전 적 돌연변이-수용체를 구성하는 2,500 아미노산 중 3 개만 변화-독소가 개구리 자신의 수용체에 작용하지 못하게하여 치명적인 효과에 내성을 갖게한다는 것을 발견했다. 뿐만 아니라,하지만 정확하게 같은 변화가 개구리의 진화에 독립적으로 세 번 나타났다.
“독성이되는 것은 당신의 생존에 좋을 수 있습니다—그것은 당신에게 포식자에 비해 우위를 제공합니다,”레베카 타빈 말했다,유타 오스틴의 박사후 연구원 및 논문에 공동 최초의 저자. “왜 더 많은 동물은 독성이 없습니까? 우리의 연구는 큰 제약이 유기체가 자신의 독소에 대한 내성을 진화시킬 수 있는지 여부라는 것을 보여주고 있습니다. 우리는 진화가 세 가지 다른 그룹의 개구리에서 똑같은 변화를 일으켰다는 것을 발견했습니다.”
수백 종의 독 개구리가 있으며,각각 수십 개의 다른 신경독을 사용합니다. 타빈은이 개구리가 독성 저항을 진화 방법을 연구 한 통합 생물학과의 교수 데이비드 카나 텔라와 해롤드 자콘을 포함한 연구자 팀의 일부입니다.
수십 년 동안 의학 연구자들은이 독소 인 에피바티딘이 강력한 비 독성 진통제로 작용할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그들은 다른 부작용으로 인해 배제되기 전에 약물 개발 과정에서 인간 실험으로 발전한 것을 포함하여 개구리의 독소에서 수백 가지 화합물을 개발했습니다.
특정 독 개구리가 뇌에 필요한 수용체의 사용을 유지하면서 독소를 차단하기 위해 어떻게 진화했는지 보여주는 새로운 연구는 과학자들에게 에피바티딘에 대한 정보를 제공하여 결국 니코틴 중독과 싸우는 새로운 진통제 또는 약물과 같은 약물을 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다.
“이 수용체가 약물과 어떻게 상호 작용하는지에 대해 우리가 수집 할 수있는 모든 정보는 더 나은 약물을 설계하는 데 한 걸음 더 가까이 다가갑니다.”이 논문의 또 다른 공동 저자 인 세실리아 보르게세는 알코올 및 중독 연구를위한 대학의 웨거너 센터의 연구원이 말했다.

신용:레베카 타빈/오스틴 텍사스 대학.
잠금 변경
수용체는 외부와 내부 사이에 신호를 전송하는 세포 외부의 단백질 유형입니다. 수용체는 정확한 열쇠를 만날 때까지 닫히는 체재 자물쇠 같이 입니다. 딱 맞는 모양의 분자가 나오면 수용체가 활성화되어 신호를 보냅니다.
타빈과 그녀의 동료들이 연구한 수용체는 학습과 기억과 같은 과정에서 신호를 보내지만,보통 건강한”열쇠”인 화합물이 그것과 접촉할 때만 신호를 보낸다. 불행히도 개구리의 포식자에게는 독성 에피 바티 딘이 수용체에 강력한 해골 열쇠처럼 작용하여 세포를 납치하고 위험한 활동을 유발합니다.
연구진은 에피바티딘을 사용하는 독 개구리가 독소가 수용체에 결합하는 것을 방지하는 작은 유전 적 돌연변이를 일으켰다는 것을 발견했다. 어떤 의미에서,그들은 해골 키를 차단했습니다. 그들은 또한 진화를 통해 두 번째 유전 적 돌연변이 덕분에 실제 키가 계속 작동 할 수있는 방법을 유지하도록 관리했습니다. 개구리에서는 자물쇠가 더 선택적이되었습니다.
질병 퇴치
자물쇠가 바뀐 방식은 인간의 질병과 싸우는 약물을 개발할 수 있는 새로운 방법을 제시한다.
연구자들은 개구리가 건강한 기능을 변화시키지 않고 독소에 내성을 부여하는 변화가 에피 바티 딘에 가까운 수용체의 일부에서 발생하지만 심지어 에피 바티 딘을 만지지 않는다는 것을 발견했다. 보르 게제와 빕케 삭스,방문 학생,애드 론 해리스의 실험실에서 인간과 개구리 수용체의 기능을 연구,종이에 다른 저자 및 웨거너 센터의 부소장.
“가장 흥미로운 것은 약물과 직접 접촉하지 않는 아미노산이 어떻게 수용체의 기능을 정확하게 수정할 수 있는가하는 것”이라고 보르게세는 말했다. 건강한 화합물,그녀는 계속,”평소와 같이 작동 유지,전혀 문제,이제 수용체는 에피 바티 딘에 저항성. 그것은 나를 위해 매혹적이었다.”
이러한 아주 작은 변화가 수용체의 행동에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것은 그것에 작용하는 약물을 설계하려는 과학자들에 의해 악용 될 수 있습니다. 인간의 동일한 수용체가 또한 통증과 니코틴 중독에 관여하기 때문에,이 연구는 통증을 차단하거나 흡연자가 습관을 깰 수 있도록 새로운 약물을 개발하는 방법을 제안 할 수 있습니다.
되돌아가는 진화
에콰도르의 파트너들과 협력하여 연구진은 에피 바티 딘을 사용하는 개구리,다른 독소를 사용하는 개구리 및 독성이없는 개구리를 포함하여 28 종의 조직 샘플을 수집했습니다. 스탠포드 대학에서 세인트 존스 대학에서 산토스와 로렌 오코넬 각 종에서 특정 수용체를 암호화하는 유전자를 염기 서열. 그런 다음 그녀는 미묘한 차이를 비교하여 유전자가 어떻게 진화했는지를 나타내는 진화론 적 나무를 만들었습니다.
이것은 칸나텔라,자콘,타빈,산토스가 개구리가 스스로 중독되는 것을 막는 메커니즘을 발견하는 역할을 한 두 번째입니다. 2016 년 1 월,팀은 다른 신경독 인 바트라 톡신으로부터 독 개구리의 또 다른 하위 그룹을 보호 할 수 있다고 제안한 일련의 유전 적 돌연변이를 확인했습니다. 이번 달에 발표 된 연구는 그들의 발견에 기반하여 올 버니 뉴욕 주립 대학의 연구자들에 의해 수행되었으며,유타 오스틴의 제안 된 돌연변이 중 하나가 독 개구리의 독을 독소로부터 보호한다는 것을 확인했습니다.
이 논문의 다른 공동 저자는 유타 오스틴의 잉루이다.
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