Пауки — одни из самых изобретательных хищников на планете. Одни плетут сложные ловчие сети, другие подкарауливают добычу из засады, но почти все они в той или иной форме используют яд. При этом состав паучьего яда сильно различается от вида к виду: это сложный «коктейль» из разных веществ, и далеко не каждый его компонент опасен для человека. Поэтому лишь немногие пауки действительно представляют угрозу для здоровья людей, тогда как большинство — безвредны и даже полезны, помогая сдерживать численность насекомых-вредителей.
К самым опасным видам относят, например, коричневого паука-отшельника: в его яде содержится некротический токсин, способный разрушать живые ткани. Другой известный пример — черная вдова, яд которой содержит нейротоксин, поражающий нервные клетки. Но что именно происходит на молекулярном уровне, когда действует «некротический» токсин пауков-отшельников?
Как работает токсин
Ключевой токсин в яде отшельников — это фермент, то есть белок, ускоряющий определенные химические реакции. Он связывается с поверхностью клеток и как бы «скользит» по ней, действуя подобно газонокосилке: срезает «головки» молекул, расположенных на клеточной мембране. Предыдущие исследования показали, что после такого «срезания» эти молекулы превращаются в необычные кольцевые структуры. Когда иммунная система начинает атаковать поврежденные, ослабленные клетки, это может привести к обширной гибели тканей — некрозу.
Почему эти токсины вызывают некроз у людей, а у насекомых-жертв, по-видимому, в большей степени поражают нервные клетки, ученые до конца не понимают. Однако оба эффекта, вероятно, связаны с повреждением или перестройкой клеточных мембран.
Новое исследование: структура токсина в действии
Лаборатория, которая изучает паучьи яды уже более двух десятилетий, совместно с коллегами провели новую работ. Им удалось получить структуру токсина, родственного токсину коричневого отшельника. Токсин вырабатывается шестиглазым песчаным пауком — родственником отшельника, обитающим в Чили, пишет Phys.org.
Команда получила кристаллы токсина и провела рентгеноструктурный анализ в тот момент, когда фермент связывается с молекулами-мишенями, находящимися в клеточных мембранах. Увиденная структура наглядно показала, как токсин «садится» на клеточную поверхность. В «активном центре» фермента отчетливо различились молекулы поверхности, расположенные так, что стало ясно, каким образом фермент отрезает их «головку» и превращает ее в кольцо.
Сравнив структуру токсина в связанном состоянии (с мишенью) и в свободном состоянии (без мишени), исследователи обнаружили изменения, которые указывают: фермент активируется именно при связывании с клеточной поверхностью. Иными словами, токсин начинает разрушать клетки только после того, как прикрепится к их мембране.
Чем опасны укусы пауков-отшельников для человека
Пауки-отшельники, оправдывая свое название, чаще всего живут в темных укромных местах — в поленницах, кладовках, шкафах, иногда могут оказаться и в постельных принадлежностях. Они не агрессивны, но могут укусить, если их потревожить.
Самый распространенный симптом — тяжелая кожная рана, которая в некоторых случаях требует пересадки кожи. Кроме того, токсин способен повреждать красные кровяные тельца (эритроциты) и, в редких тяжелых случаях, приводить к опасной для жизни почечной недостаточности.
Диагностика тоже бывает сложной: поражения после укуса отшельника могут выглядеть как язвы бактериального происхождения, включая инфекции, вызванные метициллин-резистентным стафилококком. В США нет одобренных методов специфического лечения, хотя в Южной Америке доступны противоядия. Ранее мы рассказывали, надо ли бояться пауков-ос в России.
Авторы исследования надеются, что полученные структурные данные помогут ученым разработать новые подходы к лечению укусов пауков и к блокированию действия их токсинов. Например, можно попытаться помешать ферменту связываться с поверхностью клеток или препятствовать тем химическим превращениям, которые он запускает. Понимание молекулярного механизма — первый шаг к созданию эффективных лекарств.
Ядовитые животные России: 10 самых опасных с описанием и фото
Читайте «Мою Планету» в MAX