Паутинный токсин "электрошокирует" немецких, но не американских тараканов
Исследователи из Университета Джонса Хопкинса, изучая белки нервных клеток с помощью паучьих токсинов, обнаружили биологическую стратегию, которая может стать новым безопасным и экологичным способом защиты урожая от насекомых-вредителей.
Их ключевое открытие: природные инсектицидные токсины могут быть смертельны для одного вида и безвредны для близкородственного. Это указывает на возможность создания инсектицидов, нацеленных на конкретных вредителей, без вреда для полезных видов, таких как пчелы. Резюме исследования под руководством Франка Босманса, доцента физиологии, будет опубликовано 11 июля в журнале Nature Communications.
Исследование началось с ошибочного включения белка Dc1a в партию материалов от австралийских коллег. Этот белок был выделен из яда пустынного паука Diguetia canities, безвредного для человека. Изначально Dc1a слабо воздействовал на белки американского таракана, поэтому не планировался к отправке, но был отправлен по ошибке.
Лаборатория Босманса изучает натриевые каналы — белки в оболочке нервных клеток, которые открываются в ответ на стимул, пропуская ионы натрия (Na+) и генерируя электрический сигнал.
Чтобы понять работу каналов, команда встраивает их гены в яйцеклетки лягушки и с помощью электродов отслеживает поток натрия. Добавление паучьих токсинов, нарушающих функцию каналов, помогает изучить их активность.
Протестировав Dc1a на натриевом канале немецкого таракана, ученые увидели резкое увеличение активности каналов: «Натрий хлынул в клетки. У насекомого это вызвало бы массивные судороги, подобные удару током». При этом токсин не действует на человеческие натриевые каналы.
Сравнивая каналы двух видов тараканов, исследователи обнаружили, что целевой участок для токсина у них идентичен. Однако рядом находится область, различающаяся всего двумя аминокислотами. Когда в немецкой версии канала эти аминокислоты заменили на «американские», его реакция на токсин стала такой же слабой.
Следующие шаги: тестирование токсина на других видах насекомых для определения спектра его действия. Это открытие также указывает на важность данной области натриевых каналов для поиска механизмов человеческих заболеваний и потенциальной разработки лекарств, блокирующих этот сайт в гиперактивных каналах.