Ученые раскрыли давнюю загадку, определив белок, который помогает ядовитым лягушкам древолазам накапливать в организме токсины без опасности для самих себя.
Лягушки из семейства древолазов (Dendrobatidae) обитают в Южной Америке. Все они в той или иной степени ядовиты, а некоторые их виды претендуют на титул самых ядовитых животных в мире. Яды содержатся в коже лягушек и служат им защитой от хищников. Например, в одной особи листолаза ужасного (Phyllobates terribilis) содержится столько алкалоида батрахотоксина, что его было бы достаточно, чтобы убить пятьсот человек. Жители лесов Колумбии использовали этих лягушек для изготовления отравленных стрел, просто натирая наконечник стрелы о лягушачью кожу. Наиболее вероятной считается гипотеза, что лягушки поглощают токсины с каким-то продуктом из внешней среды, например, питаясь какими-то ядовитыми насекомыми, а затем накапливают эти токсины в своем организме. Однако не для всех видов пока удалось установить источники яда.
«Долгое время было загадкой, как ядовитые лягушки-древолисты могут транспортировать высокотоксичные алкалоиды по всему организму, не отравляя себя, — говорит ведущий автор исследования Аврора Альварес-Буйя из Стэнфордского университета. — Мы стремились ответить на этот вопрос, ища белки, которые могли бы связывать и безопасно транспортировать алкалоиды в крови ядовитых лягушек».
Объектом исследования стала лягушка Oophaga sylvatica, известная среди жителей Колумбии и Эквадора под названием «дьяблито», то есть «дьяволенок». Основная добыча этих лягушек — разные виды муравьев, и предыдущие исследования показали, что именно муравьи служат для «дьяблито» источником яда. Альварес-Буйя и ее коллеги использовали соединение, похожее на алкалоид этой лягушки, в качестве своего рода «молекулярного рыболовного крючка» для привлечения и связывания белков в образцах крови, взятых у лягушек. Это алкалоидоподобное соединение было биоинженерно создано так, чтобы оно светилось под флуоресцентным светом, что позволило команде определять белки, связанные с ним. Затем ученые разделили белки, чтобы увидеть, как каждый из них взаимодействует с алкалоидами в растворе. Они обнаружили, что белок, получивший название «алкалоидсвязывающий глобулин» (alkaloid binding globulin, ABG), действует как «токсиновая губка», собирающая алкалоиды. Исследователи определили, как именно этот белок связывается с алкалоидами, систематически проверяя, какие части белковой молекулы необходимы для его успешной химической реакции.
«То, как ABG связывает алкалоиды, похоже на то, как белки, транспортирующие гормоны в крови человека, связывают свои мишени, — объясняет Альварес-Буйя. — Это открытие может свидетельствовать, что белки, управляющие гормонами лягушки, развили способность управлять алкалоидными токсинами». Авторы говорят, что сходство с человеческими белками, транспортирующими гормоны, может стать отправной точкой для создания биоинженерных человеческих белков, которые смогут «впитывать» токсины. «Если такие усилия окажутся успешными, это может предложить новый способ лечения определенных видов отравлений», — говорит старший автор исследования Лорен О'Коннелл из Стэнфордского университета.
Исследование опубликовано в журнале eLife.
