Ядовитый ракообразный из подводных пещер майя предоставляет новых кандидатов в лекарства

Многие животные используют яды для самозащиты или охоты. Компоненты таких ядов, известные как токсины, вмешиваются в различные физиологические процессы — что также делает их интересными для разработки новых фармакологических агентов.

Хотя яды некоторых групп животных — включая змей, пауков, скорпионов и насекомых — уже довольно хорошо изучены, ситуация совершенно иная для морских групп. Здесь данные существуют лишь для отдельных видов, что означает, что эта группа всё ещё обладает большим нераскрытым потенциалом.

Лишь несколько лет назад было обнаружено, что существуют и ядовитые ракообразные — ремипеды, которые больше похожи на многоножек и живут в морских подводных пещерах. Междисциплинарная исследовательская группа под руководством доктора Бьёрна фон Роймонта, который впервые описал ядовитую систему ремипед в 2014 году, охарактеризовала группу токсинов ремипеды Xibalbanus tulumensis.

Роймонт собрал команду, состоящую из партнёров по сотрудничеству из Института трансляционной медицины Фраунгофера (ITMP) в рамках LOEWE-центра трансляционного биоразнообразия, а также коллег из Лёвенского университета, Кёльна, Берлина и Мюнхена — все они также являются частью Европейской сети по изучению ядов (COST Action EUVEN). Их исследование опубликовано в журнале BMC Biology.

Ремипеда Xibalbanus tulumensis обитает в сенотах — подводных пещерных системах на полуострове Юкатан в Мексике. Пещерный житель вводит яд, вырабатываемый в его ядовитой железе, непосредственно в свою добычу. Этот токсин содержит множество компонентов, включая новый тип пептида, названный ксибальбином в честь его ракообразного производителя.

Некоторые из этих ксибальбинов содержат характерный структурный элемент, знакомый по другим токсинам, особенно производимым пауками: несколько аминокислот (цистеинов) пептида связаны друг с другом таким образом, что образуют узлоподобную структуру. Это, в свою очередь, делает пептиды устойчивыми к ферментам, нагреванию и экстремальным значениям pH.

Такие «узловые» пептиды часто действуют как нейротоксины, взаимодействуя с ионными каналами и парализуя добычу — эффект, который также был предложен для некоторых ксибальбинов.

Исследование показывает, что все протестированные докторантами-партнёрами пептиды ксибальбина — и в частности Xib1, Xib2 и Xib13 — эффективно ингибируют калиевые каналы в системах млекопитающих.

«Это ингибирование чрезвычайно важно, когда речь идёт о разработке лекарств для ряда неврологических заболеваний, включая эпилепсию», — говорит фон Роймонт. Xib1 и Xib13 также демонстрируют способность ингибировать потенциал-управляемые натриевые каналы, такие как те, что встречаются в нервных или сердечных мышечных клетках.

Кроме того, в сенсорных нейронах высших млекопитающих два пептида могут активировать два белка — киназы PKA-II и ERK1/2, участвующие в передаче сигнала. Последнее предполагает, что они вовлечены в сенситизацию боли, что открывает новые подходы в терапии боли.

Хотя биоактивность ксибальбинов является примером нераскрытого потенциала морского биоразнообразия, производство лекарств из животных ядов — сложный и трудоёмкий процесс.

«Поиск подходящих кандидатов и всесторонняя характеристика их эффектов, закладывающая основу для безопасных и эффективных лекарств, возможна сегодня только в большой междисциплинарной команде, как в случае нашего исследования», — говорит фон Роймонт.

Ситуацию усложняет то, что для ремипед время на исходе. Их среда обитания находится под серьёзной угрозой из-за строительства междугородней железнодорожной сети Tren Maya, которая проходит прямо через полуостров Юкатан.

«Сеноты — это высокочувствительная экосистема, — объясняет фон Роймонт, опытный пещерный дайвер, который собирал ремипед на Юкатане во время нескольких экспедиций. — Наше исследование подчёркивает важность защиты биоразнообразия не только из-за его экологической значимости, но и из-за потенциальных веществ, которые могут иметь для нас, людей, решающее значение».