Идентифицирован белок, нейтрализующий ключевые токсины яда гремучей змеи
Ежегодно в мире от укусов ядовитых змей погибает около 120 000 человек, а 400 000 получают инвалидизирующие травмы; только в США фиксируется примерно 8000 случаев.
Чтобы снизить тяжесть последствий укусов, биологи из Университета Мэриленда исследовали геном техасского гремучника (Crotalus atrox) — вида с наибольшим количеством генов токсинов яда среди известных гремучих змей. Команда определила единственный белок — FETUA-3 — который ингибирует широкий спектр токсинов яда гремучих змей.
Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, имеют важное значение для разработки улучшенных методов лечения укусов.
"Эффективное средство от укуса змеи должно нейтрализовать яды более чем одного вида", — отметил старший автор Шон Кэрролл.
"FETUA-3 ингибировал огромное количество токсинов — более 20 — и даже связывался с токсинами ядов нескольких других гремучих змей и подавлял их. Это знание о том, что один белок может нейтрализовать целый класс токсинов, приближает исследователей к созданию лучшего противоядия".
Загадка естественной истории
Исследование началось с давней загадки: как и почему ядовитые змеи устойчивы к собственному яду?
"Это похоже на постоянную трехстороннюю биологическую гонку вооружений", — пояснил Кэрролл.
Одним из ключевых компонентов яда гремучих змей являются молекулы класса металлопротеиназ, которые препятствуют свертыванию крови, разрушают ткани и вызывают кровоизлияния. Для защиты от этих токсинов и змеи, и их жертвы используют специальные белки, кодируемые в их геномах.
Исследователи изучили семейство из пяти белков, обычно связанных с устойчивостью к яду. Неожиданно лишь один член этого семейства — FETUA-3 — обладал основной нейтрализующей активностью, связывая почти все токсины в яде техасского гремучника. Он также связывал и ингибировал токсины ядов нескольких других гремучих змей.
Проследив эволюционное происхождение FETUA-3, исследователи с удивлением обнаружили, что хотя этот белок присутствует у ближайших азиатских и южноамериканских родственников техасского гремучника, за защиту от токсинов у них отвечал другой белок из того же семейства.
Таким образом, устойчивость у гремучих змей развилась в результате двух отдельных генетических событий. Это открытие предполагает, что в эволюционной истории рода Crotalus произошел крупный сдвиг, вызвавший расширение и диверсификацию семейства ингибиторов.
"Многие современные методы лечения, использующие устаревшие технологии и противоядия, имеют недостатки, включая вариативность или недостаточную эффективность, примеси, вызывающие побочные эффекты, и нестабильность производства", — сказала ведущий автор Фиона Уккен.
"Но, улучшив понимание молекулярной основы ингибирования яда, мы можем помочь создать новые и более эффективные терапевтические средства".