Пауки как источник терапевтических средств и биоинсектицидов

Яд одного паука может содержать до 3000 компонентов, в основном пептидов, которые могут стать основой для перспективных лекарств или биологических пестицидов. Учёные из Института молекулярной биологии и прикладной экологии Фраунгофера и Университета имени Юстуса Либиха в Гиссене исследуют яды пауков, обитающих в Германии, которые ранее в основном игнорировались. Результаты их работы, особенно касающиеся токсинов из яда паука-оса (Argiope bruennichi), опубликованы в журналах Biomolecules и Biological Reviews.

  • Потенциал для медицины: Яд пауков — огромный неиспользованный ресурс. Изучая действие отдельных токсинов на болевые рецепторы нервных клеток, можно разрабатывать новые лекарства. Например, яд австралийского воронкового паука может помочь в лечении повреждений нейронов после инсульта или продлить срок хранения органов для трансплантации. Другие компоненты интересны как антибиотики или обезболивающие.
  • Потенциал для сельского хозяйства: Поскольку токсины эффективны против насекомых, они служат отличной основой для биоинсектицидов для защиты сельскохозяйственных культур.

Новые биомолекулы из яда паука-оса

Яд паука-оса содержит около 53 биомолекул (гораздо меньше, чем у многих других видов) и сильно доминируют высокомолекулярные компоненты, такие как CAP-белки и другие ферменты.

  • Кноттины: В яде присутствуют кноттины — группа нейротоксических пептидов. Их структура («узел») делает их устойчивыми к химической, ферментативной и термической деградации. Это позволяет вводить их перорально. Кноттины специфично связываются с ионными каналами, что может минимизировать побочные эффекты, и эффективны в низких концентрациях.
  • Новые нейропептидоподобные токсины: Учёные обнаружили молекулы, похожие на нейропептиды насекомых, которые отвечают за передачу информации между нервными клетками. Эти новые семейства токсинов ранее не были идентифицированы у других пауков. Предполагается, что паук-оса использует их для атаки нервной системы насекомых.

Воспроизведение токсинов в лаборатории

Из-за малого количества яда у мелких пауков исследователи извлекают ядовитые железы и секвенируют их mRNA. Токсины идентифицируются на основе генетической последовательности. Полный профиль яда паука-оса восстановлен. Следующий шаг — биотехнологическое производство компонентов: генная последовательность встраивается в бактериальную клетку, которая затем производит токсин. Учёным уже удалось массово произвести основной компонент яда паука-оса — CAP-белок.

Яд самцов и самок пауков различается

Состав и функциональность яда очень динамичны и формируются многими факторами:

Эффективность яда обусловлена скорее взаимодействием множества компонентов, чем действием одного токсина. Эти взаимодействия усиливают общий эффект.

2022-01-03