Хищные морские улитки производят «оружиезированный» инсулин

Хищные конусы (род Conus) — медлительные улитки без типичных боевых органов. Они компенсируют это, производя огромный арсенал быстродействующих токсинов, поражающих нервную систему жертвы. Новое исследование показывает, что некоторые конусы добавляют в свой ядовитый коктейль, используемый для обездвиживания рыб, особую, «оружиезированную» форму инсулина.

«Крайне маловероятно, что он служит какой-либо другой цели», — заявила ведущий автор работы Хелена Сафави-Хемами, доцент Университета Юты.

«Это уникальный тип инсулина. Он короче, чем любой инсулин, описанный у каких-либо животных, — сказал старший автор Бальдомеро М. Оливера, заслуженный профессор биологии Университета Юты. — Мы обнаружили его в яде в больших количествах».

Синтетическая форма этого инсулина улитки, введённая рыбкам данио, вызывала резкое падение уровня глюкозы в крови. Инсулин также нарушал плавательное поведение рыб, подвергшихся воздействию через воду, что измерялось по проценту времени, проведённому в движении, и частоте движений. Исследователи предполагают, что добавление инсулина в смесь ядовитых токсинов позволило хищным конусам выводить из строя целые стаи рыб, вызывая у них гипогликемический шок. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Механизм охоты

Conus geographus — вид конуса, ответственный за десятки смертельных случаев при случайных встречах с людьми, — ловит рыб, выделяя в воду смесь обездвиживающих ядов (согласно преобладающей гипотезе). Улитка вытягивает эластичный ротовой аппарат, нацеливает его на рыбу, и та дезориентируется и перестаёт двигаться, пока аппарат медленно приближается и заглатывает добычу.

Открытие инсулина в яде

Чтобы понять механизм этой «медленной ловушки», исследователи из Юты проанализировали последовательности генов всех белков, экспрессируемых в ядовитой железе Conus geographus. Они обнаружили две последовательности, удивительно похожие на гормон инсулин, который используется человеком и другими позвоночными для регуляции энергетического метаболизма. Гены инсулина экспрессировались в ядовитой железе активнее, чем гены некоторых известных токсинов. Одна из последовательностей оказалась очень похожей на инсулин рыб. Химический анализ яда подтвердил, что он содержит большое количество этого инсулина.

Специфичность «оружия»

Тип инсулина, обнаруженного в ядовитых железах, соответствует добыче конкретного вида конуса:

• Рыбий инсулин присутствовал в яде Conus geographus и Conus tulipa, которые используют одинаковый метод ловли рыб.
• Он не был обнаружен в яде пяти видов рыбоядных конусов, которые являются засадными охотниками и атакуют с помощью гарпуноподобного органа.
• Его также не нашли в яде конусов, питающихся моллюсками или червями (у этих улиток экспрессировались инсулины, похожие на инсулины их жертв).

Значение открытия

Для получения неопровержимых доказательств того, что улитки используют инсулин как оружие, Джоанна Гаевяк, доцент университета, разработала быстрый метод синтеза достаточного количества инсулина для прямого тестирования его эффектов на рыбах. Команда спешила, опасаясь, что их опередят конкуренты.

Инсулин конуса может оказаться полезным инструментом для изучения систем, которые человеческий организм использует для контроля уровня сахара в крови и энергетического метаболизма. Он состоит всего из 43 аминокислот, что меньше, чем у любого известного инсулина. Его уменьшенный размер и необычные химические модификации, возможно, эволюционировали, чтобы сделать его более эффективным в вызывании гипогликемии у жертв.