Рицин смертелен только в сочетании с сахаром
Растительный токсин рицин — один из самых ядовитых природных белков, что делает его чрезвычайно опасным биологическим оружием. Атаки с его использованием неоднократно попадали в заголовки, например, громкое «убийство зонтиком» в Лондоне в 1970-х или письма с рицином, направленные Бараку Обаме в 2014 году. Противоядия не существует.
Рицин разрушает рибосомы клеток, выводя из строя один из фундаментальных процессов, необходимых для жизни. Даже минимальные дозы могут убить за 36–72 часа. Растение, производящее этот смертельный яд, Ricinus communis (клещевина), встречается в садах и парках. Касторовое масло из его семян имеет медицинское и промышленное применение.
Учёные десятилетиями ищут эффективное противоядие от рицина. Однако цитотоксины, подобные рицину, также дают важное представление о молекулярных характеристиках клеток, например, о точках контакта, которые яд использует для проникновения. Также стоит вопрос, как клетки могут защищаться.
Рицину требуется код доступа, содержащий сахар
Исследователи из IMBA обнаружили, что ключевым фактором является сахар. Они идентифицировали два гена, которые делают рицин столь смертоносным. Fut9 и Slc35c1 регулируют метаболизм особого сахара в клетках — незаменимой моносахарида фукозы (не путать с фруктозой). Фукоза присоединяется к белкам и способна изменять их форму и функцию. Поскольку фукоза также присоединяется к белкам клеточной стенки, она играет важную роль в коммуникации и транспорте между клетками и их окружением.
Как сообщается в Cell Research, оба гена ответственны за токсический эффект рицина, поскольку они предоставляют яду доступ к транспортным системам клеток, позволяя ему достичь рибосом, которые он в итоге разрушает.
«Подавление этих генов, например, с помощью синтезированной молекулы, блокирует транспорт рицина в клетки и не даёт ему достичь рибосом, где он может нанести серьёзный ущерб. Это происходит потому, что яду требуется типичная сахарная сигнатура на клеточной стенке, к которой он может прикрепиться», — сказала аспирант IMBA Ясмин Таубеншмид.
Таубеншмид и исследователь белков Йоханнес Штадльманн — ведущие авторы недавно опубликованного исследования. Работа также даёт новое представление о взаимодействии белков и сахаров, которое играет роль в фундаментальных биологических процессах.
«Предыдущие исследования рассматривали белки и сахара по отдельности. Но оказывается, что взаимодействие между ними особенно интересно, и это породило совершенно новый уровень информации», — сказал Штадльманн.
Специальное партнёрство с Мюнстерским и Гейдельбергским университетами пролило свет на механизм действия яда. Клиники предоставили исследовательской группе IMBA образцы клеток пациента, который из-за крайне редкого генетического дефекта не мог метаболизировать фукозу. Он был одним из немногих людей, кто мог бы выжить после попытки убийства зонтиком. Это потому, что рицин не токсичен без этого конкретного сахара.
«Исследование редких заболеваний часто даёт удивительные результаты, полезные для большого числа людей», — сказал научный директор IMBA Йозеф Пеннингер.