Fobiile sunt adesea iraționale prin natură – mai ales în cazul păianjenilor, deoarece aceste creaturi se tem de obicei mai mult de oameni decât invers. Însă unele specii sunt o forță de luat în seamă – de exemplu, păianjenii din genul Latrodectus, mai bine cunoscuți sub numele de văduva-neagră. Aceștia își prind prada folosind venin – mai exact, latrotoxine (LaTX), o subclasă de neurotoxine sau otrăvuri ale sistemului nervos. O mușcătură a unui păianjen văduva-neagră poate fi fatală pentru oameni.
Structura exactă a neurotoxinei a fost anterior neclară, însă profesorul Christos Gatsogiannis de la Institutul de Fizică Medicală și Biofizică al Universității din Münster, Germania, a investigat substanța – nu numai datorită unicității sale, ci și în vederea posibilelor aplicații medicale. Folosind microscopia crio-electronică și în colaborare cu foștii colegi ai lui Gatsogiannis de la Institutul Max Planck din Dortmund și cu cercetătorii de la Universitatea Jacobs din Bremen, echipa de cercetători de la Münster a reușit să explice pentru prima dată structura latrotoxinei. Descoperirile echipei au fost acum publicate în jurnalul Nature Communications.
Probabil că neurotoxinele sunt cunoscute de mulți nespecialiști – sub formă de botox, care este adesea folosit în chirurgia estetică. Otrava văduvei-negre, totuși, nu are niciun efect ”de înfrumusețare”: LaTX a fost dezvoltată de natură în primul rând pentru a imobiliza insectele – sau pur și simplu pentru a le ucide imediat. În acest proces, toxinele se fixează pe receptorii specifici de pe suprafața celulelor nervoase și provoacă eliberarea neurotransmițătorilor, de exemplu printr-un canal de calciu. Ca urmare a influxului constant de ioni de calciu în celulă, se eliberează transmițători care duc la convulsii.
Acest mecanism este cel care distinge latrotoxinele de toate celelalte variante ale așa-numitelor toxine formatoare de pori. ”În ciuda studiilor ample efectuate de-a lungul multor ani, nu cunoșteam structura acestor toxine”, spune Gatsogiannis. ”Din acest motiv, nu am putut înțelege precis mecanismul activ.”
Ajutorul a venit sub forma microscopiei crio-electronice (crio-EM). Prin intermediul acestei metode tridimensionale, biomoleculele pot fi acum ”fotografiate” până la rezoluție atomică. În acest proces, complexele proteice din etanul lichid sunt înghețate la minus 196 de grade, în milisecunde, într-un strat subțire de gheață amorfă, o formă de apă solidă. Sunt apoi capturate sute și mii de imagini care arată diferite vederi ale proteinelor și, în acest fel, permit recunoașterea structurii neurotoxinei.
Folosind crio-EM și în colaborare cu cercetătorii de la Institutul Max Planck din Dortmund și de la Universitatea Jacobs din Bremen, echipa de cercetători de la Münster a reușit să explice prima structură a unei latrotoxine. ”Structura generală a LaTX este unică și diferă în orice mod posibil de toate celelalte toxine cunoscute”, spune Gatsogiannis.
Noile perspective sunt fundamentale pentru înțelegerea mecanismului molecular al familiei LaTX și deschid calea pentru posibile aplicații medicale – precum și pentru dezvoltarea unui antidot eficient. În plus, aceste informații despre toxinele specifice insectelor ar putea deschide noi oportunități pentru pesticide. Pentru cercetările viitoare, totuși, este esențial să înțelegem cum exact este introdusă toxina în membrană, adică în suprafața celulei. ”În acest moment, studiem structura tuturor membrilor familiei latrotoxinelor – în special modul în care aceștia recunosc exact receptorii specifici de pe suprafața celulei și modul în care aceștia funcționează”, explică Gatsogiannis.
Cel mai mare obstacol în calea acestor planuri este faptul că crio-EM nu este încă disponibilă în zona Münster. Profesorul Gatsogiannis și echipa sa vor să schimbe acest lucru: ”Importanța practică pentru cercetarea medicală este imensă”, spune dr. Minghao Chen, autorul principal al studiului publicat acum, ”deoarece ”funcția” este direct legată de ”structură” în un context biologic. Dar metoda este extrem de complexă și necesită o infrastructură ultramodernă.” Echipa de cercetare intenționează să introducă această metodă inovatoare în curând în noua clădire de cercetare a Universității din Münster, Center for Soft Nanoscience (SoN).
Sursa: SciTechDaily.