Как скорпион получает своё жало

Дефензины, как следует из названия, — это небольшие белки, обнаруженные у растений и животных, которые помогают отражать вирусных, бактериальных или грибковых вредителей. Один из увлекательных вопросов эволюции беспозвоночных — как эти белки эволюционировали в яды для атаки добычи.

На основе структурного сходства было высказано предположение, что токсины скорпионов и антимикробные дефензины беспозвоночных могут иметь общего предка. Чтобы выяснить, как нетоксичный белок превращается в токсин, авторы Zhu и др. изучили эволюцию нейротоксинов, полученных из яда скорпионов, известных как α-KTxs.

В новом исследовании, опубликованном в онлайн-издании Molecular Biology and Evolution, они проанализировали последовательности семейства α-KTx, чтобы выделить консервативные аминокислотные сайты, связанные со структурой и функцией нейротоксина (названные "Scorpion Toxin Signature", сокращённо STS). Они искали инсектные дефензины, содержащие STS, чтобы раскрыть молекулярные механизмы эволюции STS. Их результаты показывают, что инсектный дефензин, содержащий STS, может быть преобразован в нейротоксин, подобный скорпионному α-KTx, всего за одно событие генетической делеции. Исследование предоставляет первые функциональные доказательства эволюционной связи между инсектными дефензинами и скорпионными α-KTxs, а также того, как одна небольшая генетическая мутация приводит к новой функции белка, дающей скорпионам смертельное жало.

«Наиболее значимые выводы нашей работы — предсказуемость эволюции токсичности скорпиона, возникающей в результате структурной делеции петли на каркасе предкового дефензина, рекрутированного в яд, для устранения стерических препятствий взаимодействия пептид-канал», — сказал ведущий автор доктор Шуньи Чжу. «Наша работа представляет собой отличный пример дивергентной эволюции, при которой структурное изменение в предковом каркасе привело к функциональному сдвигу белков от борьбы с микробами к атаке добычи».