活動中のヤドクガエルの毒素分子のクライオ電子イメージング研究は、なぜこれが最も致死性の天然毒の一つなのかという謎の解明に役立っています。
一部の小さなアマゾンカエルは、脅威にさらされると、捕食者をすぐに無力化する物質を放出して身を守ります。 何世紀にもわたって、コロンビアの少数の先住民部族は、大物を仕留めるその力のため、カエルの背中の皮膚腺からこの毒素を吸い出し、狩猟用の吹き矢のコーティングに使用してきました。
この毒は即座に体の筋肉をけいれんさせ、心臓を無秩序なリズムに強制し、最終的には心停止に至ります。 カエルの明るい色は、動物に近づかないように警告します。 彼らの化学兵器はバトラコトキシンと呼ばれており、カエルを意味するギリシャ語の語源に基づいた名前です。
「ヤドクガエルを攻撃する捕食者は急速に麻痺するため、カエルを取り締まって殺して食べることができなくなる」と、最近のバトラコトキシン研究の上級研究者の一人である同大学の薬理学教授ウィリアム・キャタロール氏は述べた。ワシントン医科大学の博士。
「非常に有毒であるため、1匹のカエルの背中から毒素分泌物を拭き取れば、数本の吹き矢に毒を与えるのに十分であり、それぞれの吹き矢は大きな獲物を動けなくするか殺すことができます」と彼は指摘した。
同様に神経細胞や筋肉細胞の信号生成孔を標的とする他の毒素と比較して、その不可逆的な毒素がより深刻なのはなぜでしょうか?
バトラコトキシンがナトリウムイオンチャネルに影響を及ぼし、細胞膜を通過する荷電ナトリウム粒子の流れを調節することで電気パルスを制御することは長い間知られていた。
「この毒素は、神経と筋肉に活動電位を生成するナトリウムチャネルの過剰活性化によって作用し、それによって神経、シナプス、筋細胞の過剰活性という致命的な嵐を引き起こします」とキャタロール氏は述べた。
ワシントン大学医学部の薬学者が率いる研究チームは、高解像度極低温電子顕微鏡を使用して、毒素誘導体バトラコトキシン-A安息香酸塩が受容体部位に結合したときの構造を原子レベルで決定した。心臓のナトリウムチャネル。
予想外なことに、研究者らは、他の毒素とは異なり、バトラコトキシンが実際に心臓のナトリウムチャネル内の 2 つの別々ではあるが類似した受容体部位に結合することを発見しました。 この二重受容体の作用とその多面的な影響は、この毒がなぜこれほど効果的で、強力で、致命的であるのかについて前例のない洞察を提供します。
高い効力と致死性をもたらすこの毒素の独特のメカニズムは、高い致死性を持つ他の毒素の作用を説明するのに役立つ新しいパラダイムも確立する可能性があると研究者らは示唆した。
このような研究は、ナトリウムチャネルの機能不全によって引き起こされる心臓、筋肉、神経、脳などの興奮性細胞や組織における特定の電気信号伝達の問題に起因する症状のより良い治療法にもつながる可能性がある。
例えば、キャタロール博士は、この研究で発見された両方の二重受容体部位で強力な阻害剤となるように設計された薬剤は、神経細胞と心臓細胞の過剰興奮性疾患の治療において貴重な治療薬となる可能性があると示唆した。 このような障害には、てんかん、慢性疼痛、不整脈などがあります。
ヤドクガエルの毒素に関する研究結果は、3月14日にNature Communications誌に掲載された。 主著者は Lige Tonggu 氏、Goragot Wiseschaisri 氏、Tamer M. Gamal El-Din 氏、上級著者は Catterall 氏と Ning Zheng 氏で、全員がワシントン大学医学部薬理学教室に所属しています。 彼らはスタンフォード大学化学科の科学者と協力して研究を行いました。
この研究は、国立衛生研究所の研究助成金 K08 HL145630、R35 NS111573、R01 HL112808、および R01 GM117263 によって支援されました。 Ning Zheng はハワード・ヒューズ医学研究所の研究員です。 この研究の一部は、国立衛生研究所研究助成金 U24GM129547 の支援を受け、オレゴン健康科学大学のパシフィック ノースウェスト クライオ EM センター、米国エネルギー省生物科学局が後援する科学局ユーザー施設で実施されました。環境研究。
編集者注: 研究チームは、イオンチャネルに関する先駆的な発見で国際的に認められたこの論文の主任著者であるウィリアム・A・キャタロール博士（1946年10月12日～2024年2月28日）の追悼の意を表します。 彼の同僚の科学者である Ning Zheng と Goragot Wisedchaisri は、この研究に関するメディアの質問に答えることができます。
レイラ・グレイ著。
1710525175
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2024-03-15 17:33:59