آخرین مطالب

از زهر عنکبوت تا کاربردهای پزشکی —


فوبیا اغلب ذاتاً غیر منطقی هستند – به خصوص در مورد عنکبوت ها، زیرا این موجودات معمولاً بیشتر از انسان می ترسند تا برعکس. اما: برخی از گونه ها نیرویی هستند که می توان با آنها حساب کرد – به عنوان مثال، عنکبوت Latrodectus، که بیشتر به عنوان بیوه سیاه شناخته می شود. شکار خود را با استفاده از سم می گیرد – به طور دقیق، لاتروتوکسین ها (LaTXs)، زیرگروهی از نوروتوکسین ها یا سموم عصبی. نیش یک بیوه سیاه می تواند برای انسان کشنده باشد. ساختار دقیق سم عصبی قبلاً نامشخص بود، اما پروفسور کریستوس گاتسوگیانیس از مؤسسه فیزیک پزشکی و بیوفیزیک در دانشگاه مونستر این ماده را مورد بررسی قرار داد – نه تنها به دلیل منحصر به فرد بودن آن، بلکه با توجه به کاربردهای پزشکی احتمالی. تیم محققان مونستر با استفاده از کرایو-EM و با همکاری همکاران سابق گاتسویانیس در موسسه ماکس پلانک در دورتموند و با محققان دانشگاه جاکوبز برمن، موفق شدند اولین ساختار لاتروتوکسین را توضیح دهند. یافته های این تیم اکنون در مجله منتشر شده است ارتباطات طبیعت مجله.

نوروتوکسین ها احتمالا برای بسیاری از افراد غیر متخصص شناخته شده است – به شکل بوتاکس، که اغلب در جراحی های زیبایی استفاده می شود. سم بیوه سیاه، با این حال، چیزی جز یک اثر “زیبایی” دارد: LaTX توسط طبیعت در درجه اول به منظور بی حرکت کردن حشرات – یا به سادگی کشتن مستقیم آنها ساخته شده است. در این فرآیند، سموم به گیرنده‌های خاصی روی سطح سلول‌های عصبی متصل می‌شوند و باعث آزاد شدن انتقال‌دهنده‌های عصبی، به عنوان مثال از طریق کانال کلسیم می‌شوند. در نتیجه جریان مداوم یون های کلسیم به سلول، فرستنده هایی خارج می شوند که منجر به تشنج می شوند.

این مکانیسم چیزی است که لاتروتوکسین ها را از سایر انواع سموم به اصطلاح منافذ ساز متمایز می کند. Gatsogiannis می گوید: «علی رغم مطالعات گسترده ای که در طول سالیان متمادی انجام شده است، ما ساختار این سموم را نمی دانستیم. “به همین دلیل قادر به درک مکانیسم فعال دقیق نبودند.” کمک به شکل میکروسکوپ کریو الکترونی یا به اختصار کریو-EM ارائه شد. با استفاده از این روش سه بعدی، اکنون می توان از مولکول های زیستی تا وضوح اتمی “عکاسی” کرد. در این فرآیند، کمپلکس‌های پروتئینی موجود در اتان مایع در دمای منفی ۱۹۶ درجه، در میلی‌ثانیه، در یک لایه نازک از یخ آمورف، شکلی از آب جامد، منجمد می‌شوند. سپس صدها و هزاران تصویر گرفته می‌شود که نماهای متفاوتی از پروتئین‌ها را نشان می‌دهند و به این ترتیب ساختار نوروتوکسین را می‌توان تشخیص داد.

تیم محققان مونستر با استفاده از کرایو-EM و با همکاری محققان موسسه ماکس پلانک در دورتموند و دانشگاه جاکوبز برمن، موفق شدند اولین ساختار یک لاتروتوکسین را توضیح دهند. Gatsogiannis می گوید: “ساختار کلی LaTX منحصر به فرد است و از هر جهت ممکن با سایر سموم شناخته شده متفاوت است.” بینش های جدید برای درک مکانیسم مولکولی خانواده LaTX اساسی هستند و راه را برای کاربردهای پزشکی احتمالی – و همچنین برای توسعه یک پادزهر کارآمد هموار می کنند. علاوه بر این، این بینش در مورد سموم خاص حشرات ممکن است فرصت های جدیدی را برای آفت کش ها باز کند. با این حال، برای تحقیقات آینده، ضروری است که بدانیم سم دقیقاً چگونه به غشاء، یعنی در سطح سلول وارد می شود. Gatsogiannis توضیح می دهد: “در حال حاضر ما ساختار همه اعضای خانواده لاتروتوکسین را مطالعه می کنیم – به ویژه اینکه آنها دقیقاً چگونه گیرنده های خاص روی سطح سلول را تشخیص می دهند و این حسگرها چگونه کار می کنند.”

بزرگترین مانع بر سر راه این طرح ها این واقعیت است که کریو-EM هنوز در منطقه مونستر در دسترس نیست. دکتر مینگهائو چن، نویسنده اصلی این مطالعه که اکنون منتشر شده است، می گوید: پروفسور گاتسویانیس و تیمش می خواهند این را تغییر دهند: «اهمیت عملی برای تحقیقات پزشکی بسیار زیاد است، زیرا «عملکرد» مستقیماً با «ساختار» در ارتباط است. یک زمینه بیولوژیکی. اما این روش بسیار پیچیده است و به یک زیرساخت فوق مدرن نیاز دارد.” تیم تحقیقاتی قصد دارد به زودی این روش نوآورانه را در ساختمان تحقیقاتی جدید دانشگاه مونستر، مرکز علوم نانو نرم (SoN) معرفی کند.

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه مونستر. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.