Новый метод точно определяет гены, которые змеи используют для выработки яда

Из примерно 4000 видов змей в мире только около 10% обладают ядом, достаточно сильным, чтобы серьезно навредить человеку, но этого достаточно, чтобы укусы змей оставались важной проблемой общественного здравоохранения. Чтобы лучше понять, как змеи производят яд и чем яды разных видов отличаются друг от друга, исследователи разработали новый способ точного определения генов, которые змеи используют для выработки яда. Их работа опубликована в журнале Molecular Ecology Resources.

«Мы разработали инструмент, который может за один раз показать, какие гены, производящие яд, присутствуют во всем семействе змей», — говорит Сара Руан, старший автор исследования.

У всех живых существ есть ДНК — молекула, содержащая химические инструкции для построения и функционирования организма. Эти инструкции называются геномом, а его меньшие участки — генами. Геном человека, например, состоит примерно из 20 000 генов.

У змей тысячи генов участвуют в производстве яда, и разные виды ядовитых змей используют разные комбинации и версии этих генов для выработки своих токсинов.

«Важно знать, что содержится в яде змеи, потому что разные виды яда действуют по-разному — одни влияют на нервную систему, другие на кровеносную, третьи на функцию клеток», — говорит Руан. «Знание состава яда может помочь в разработке противоядия для лечения укуса этой змеи».

Более того, соединения в змеиных ядах фактически используются в фармацевтической разработке и медицине — например, первый ингибитор АПФ для лечения высокого кровяного давления был создан на основе соединения, найденного в яде бразильской жарараки.

Поскольку существуют тысячи генов, производящих яд, а геном каждой змеи содержит десятки тысяч генов, бывает трудно точно определить те из них, которые участвуют в выработке яда у данного вида. Чтобы решить эту проблему, Руан и её коллеги разработали технику под названием VenomCap.

VenomCap — это набор зондов для захвата экзонов, групп молекул, предназначенных для взаимодействия с определённой группой генов. VenomCap был разработан для связывания с любым из нескольких тысяч генов, которые, как показали предыдущие исследования, участвуют в выработке яда у змей.

Вместо необходимости секвенировать весь геном змеи и просеивать его в поисках 2000+ возможных генов, производящих яд, VenomCap может предоставить учёным более быстрый и простой способ определить, какими из этих генов обладает змея.

Чтобы проверить способность VenomCap связываться с генами, производящими яд, исследователи взяли образцы тканей у 24 видов змей из медицински важного семейства Elapidae, которое включает кобр, мамб и коралловых змей.

Предыдущие геномные исследования уже показали многие гены, производящие яд, у этих змей, и VenomCap смог в среднем с 76% точностью соответствовать этим результатам. VenomCap можно использовать с ранее собранными тканями из любой части тела змеи, а не только непосредственно из ядовитых желез.

Поскольку VenomCap можно использовать для анализа генов яда у отдельных видов по всему семейству аспидовых (около 400 видов), это может облегчить учёным изучение взаимосвязей между образом жизни этих змей и производимым ими ядом.

«Допустим, вас интересуют несколько близкородственных видов змей, которые отличаются друг от друга внешне, живут в разных средах и питаются разной пищей. VenomCap мог бы помочь учёным сравнить яды, которые производят эти змеи, и это могло бы помочь ответить на более общие вопросы: эволюционирует ли яд, чтобы соответствовать образу жизни змей, или их образ жизни эволюционирует, чтобы соответствовать производимому ими яду», — говорит Руан.

Помимо прояснения эволюции змей, такой инструмент, как VenomCap, может быть полезен учёным, пытающимся лечить опасные укусы.

«Укус змеи считается забытой болезнью в глобальном масштабе. В Соединенных Штатах мы не так часто контактируем с ядовитыми змеями, и когда это происходит, у нас есть чрезвычайно хорошее медицинское обслуживание. Но в других частях мира больница может быть слишком далеко, или у них может не быть под рукой нужного противоядия, потому что его очень мало. Поэтому любая работа, изучающая змеиный яд и помогающая нам идентифицировать яды, присутствующие у разных видов, может быть чрезвычайно важна для предоставления базовых данных для разработки эффективных методов лечения».