Ученые расшифровали яд паука черной вдовы
Яд паука черной вдовы — это коктейль из семи различных токсинов, атакующих нервную систему. Эти так называемые латротоксины специфично парализуют насекомых и ракообразных, но один из них, α-латротоксин, поражает позвоночных и ядовит для человека. Он нарушает передачу сигналов в нервной системе.
Как только α-латротоксин связывается со специфическими рецепторами синапсов — контактов между нервными клетками или между нервными клетками и мышцами, — ионы кальция неконтролируемо поступают в пресинаптические мембраны сигнальных клеток. Это вызывает высвобождение нейромедиаторов, приводящее к сильным мышечным сокращениям и спазмам.
Ученые из Мюнстерского университета расшифровали структуру α-латротоксина до и после встраивания в мембрану с разрешением, близким к атомному. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.
Чтобы понять механизм притока кальция в пресинаптическую мембрану, специалисты Центра мягкой нанонауки под руководством профессора Христоса Гацогианниса и профессора Андреаса Хойера использовали высокопроизводительную крио-электронную микроскопию (cryo-EM) и компьютерное моделирование методом молекулярной динамики (MD).
Они показали, что токсин претерпевает значительное преобразование при связывании с рецептором. Часть молекулы токсина образует стержень, который проникает в клеточную мембрану, как шприц. Особенность в том, что этот стержень формирует небольшую пору в мембране, функционирующую как кальциевый канал. MD-моделирование показало, что ионы кальция могут поступать в клетку через селективные ворота, расположенные сбоку непосредственно над порой.
«Токсин высоко сложным образом имитирует функцию кальциевых каналов пресинаптической мембраны, — объясняет Гацогианнис. — Он поэтому отличается во всех отношениях от всех ранее известных токсинов».
Новые открытия открывают широкий спектр потенциальных применений; латротоксины имеют значительный биотехнологический потенциал, включая разработку улучшенных антидотов, методов лечения параличей и новых биопестицидов.