Тайны яда черной вдовы: как действует опасный токсин

Яд паука черная вдова известен своей опасностью, но новые исследования ученых Университета Мюнстера приоткрывают завесу тайны над его действием. Расшифровав структуру α-латротоксина на атомном уровне, исследователи смогли выяснить, как этот мощный нейротоксин воздействует на нервную систему, что может привести к разработке эффективных противоядий и новых биопестицидов.

Techinsider.ru: Ученые Университета Мюнстера показали, как действует нейротоксин, входящий в состав яда паука черная вдова. Это поможет в разработке противоядий и биопестицидов.

Паук «черная вдова» — один из самых страшных видов пауков. Его яд представляет собой коктейль из семи различных токсинов, которые поражают нервную систему. Эти так называемые латротоксины парализуют насекомых и ракообразных, но один из них, α-латротоксин, нацелен на позвоночных и ядовит для человека.

Этот токсин 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 бесконтрольно поступают в пресинаптические мембраны сигнальных клеток. Это вызывает высвобождение нейротрансмиттеров, провоцирующих сильные мышечные сокращения и спазмы.

Несмотря на кажущуюся простоту этого процесса, за ним стоит очень сложный механизм. Ученые из Университета Мюнстера расшифровали с точностью до атомов структуру α-латротоксина до и после внедрения в мембрану. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Прокол в мембране

Когда α-латротоксин связывается с рецептором пресинаптической мембраны сигнальной клетки, он претерпевает трансформацию: часть молекулы образует стебель, который проникает через клеточную мембрану.
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52635-5

Чтобы лучше понять механизм притока кальция в пресинаптическую мембрану, ученые использовали высокопроизводительную криоэлектронную микроскопию и компьютерное моделирование молекулярной динамики. Ученые показали, что токсин претерпевает неожиданную трансформацию, когда связывается с рецептором.

Часть токсичной молекулы образует стебель, который проникает в клеточную мембрану подобно шприцу. Особенностью этого стебля является то, что он образует небольшую пору в мембране, которая функционирует как кальциевый канал. Моделирование показало, как ионы кальция проникают в клетку.

Благодаря этим результатам исследователи теперь лучше понимают, как работает α-латротоксин. «Токсин имитирует функцию кальциевых каналов пресинаптической мембраны», — объясняет соавтор работы Кристос Гатсогианнис. — «Поэтому он резко отличается от всех ранее известных токсинов».

Новые открытия открывают широкий спектр потенциальных применений. Латротоксины обладают значительным биотехнологическим потенциалом, включая разработку улучшенных противоядий, средств для лечения паралича и новых биопестицидов.

Недавно исследователи начали работы над созданием синтетических аналогов α-латротоксина, которые могли бы использоваться в медицине для более эффективного лечения паралича и других нервных расстройств. Также идут обсуждения о возможности применения открытий в агрономии для создания новых средств защиты растений.