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Science:毒蛙如何对自己的神经毒素产生抵抗力?

日期: 2017-10-09
浏览次数: 96

来源:生物谷

作者:towersimper

不要让它们的外表欺骗你:顶针般大小的、色彩鲜艳的、粘糊糊的毒蛙事实上携带着我们知道的一些最为剧毒的神经毒素。在一项新的研究中,来自美国和德国的研究人员离解决一个相关的令人挠头的问题---这些毒蛙如何阻止自己中毒?---更接近一步。这个答案可能对抵抗疼痛和上瘾产生潜在的影响。相关研究结果发表在2017年9月22日的Science期刊上,论文标题为“Interacting amino acid replacements allow poison frogs to evolve epibatidine resistance”。论文通信作者为美国德克萨斯州大学奥斯汀分校博士后研究员Rebecca Tarvin博士。

Science:毒蛙如何对自己的神经毒素产生抵抗力?

图片来自Molecular Biology and Evolution, doi:10.1093/molbev/msv350

这项新的研究利用一小群使用地棘蛙素(epibatidine)的毒蛙解答了这个问题。为了不被捕食者吃掉,这些毒蛙使用这种毒素(即地棘蛙素)。这种毒素结合到动物神经系统的受体上,能够导致高血压、癫痫,甚至死亡。这些研究人员发现这些毒蛙发生的一种小的基因突变,即在组成这种受体的2500个氨基酸残基中,仅3个发生变化,就可阻止这种毒素作用于这些毒蛙自己的受体,从而使得它们对这种毒素的致死作用产生抵抗力。不仅如此,而且在这些毒蛙的进化过程中,相同的变化独立地出现了三次。

Tarvin说,“有毒可能对你的生存有好处---它让你比捕食者有优势。那么,为什么没有更多的动物有毒呢?我们的研究表明一个很大的限制在于有机体是否能够经过进化对它们自身的毒素产生抵抗力。我们发现进化已让三组不同的毒蛙发生同样的变化,这对我而言是比较美妙的。”

在已发现的上百种毒蛙物种中,它们中的每一种使用几十种不同的神经毒素。Tarvin是包括德克萨斯州大学奥斯汀分校综合生物学系David Cannatella教授和Harold Zakon教授在内的一个研究团队的一员。这个研究团队一直在研究这些毒蛙如何进化出毒素抵抗力。

几十年来,医学研究人员都知道地棘蛙素也能够作为一种强效的非成瘾性止痛药发挥作用。他们已利用这种毒蛙毒素开发出上百种化合物,包括一种在药物开发过程中进入人体临床试验而且尚未因其他的副作用而被排除在外的化合物。

这项新的研究因证实某些毒蛙如何经过进化阻断地棘蛙素同时保持使用大脑需要的受体,这有助让科学家们了解关于地棘蛙素的信息。这些信息最终可能被证实有助于设计药物,如新的止痛剂或抵抗尼古丁成瘾的药物。

原始出处:Rebecca D. Tarvin, Cecilia M. Borghese, Wiebke Sachs et al. Interacting amino acid replacements allow poison frogs to evolve epibatidine resistance. Science, 22 Sep 2017, 357(6357):1261-1266, doi:10.1126/science.aan5061


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