黑寡妇蜘蛛毒素的分子结构

恐惧症通常是非理性的天性——特别是在蜘蛛的情况下,这些动物通常比亦然。更害怕人类但是:一些物种是一个不容小觑的力量——例如,Latrodectus蜘蛛,俗称黑寡妇。它捕获猎物用毒液——准确地说,latrotoxins (LaTXs),神经毒素的子类,或神经毒物。一口黑寡妇对人类可能是致命的。神经毒的确切结构以前不清楚,但克里斯托教授Gatsogiannis医学物理学和生物物理学研究所的明斯特大学调查了物质,不仅因为它的独特性,也为可能的医学应用。使用低温电子显微镜,以及与Gatsogiannis合作的前同事在多特蒙德和马克斯普朗克研究所研究员不来梅国际大学明斯特的研究小组成功地解释第一个latrotoxin的结构。团队的发现已经发表在自然通讯日报》。

神经毒素可能是已知的许多非专业人士——肉毒杆菌素的形式,通常用于整形手术。黑寡妇的毒药,然而,有一个“美化”效应:LaTX自然是由主要是为了对付昆虫——或者干脆直接杀死他们。在这个过程中,毒素码头到特定的神经细胞表面的受体,引起神经递质释放,例如通过钙通道。由于钙离子进入细胞的不断流入,发射机给出导致癫痫发作。

这种机制是区分latrotoxins从所有其他变体所谓的成孔毒素。“尽管多年来进行了广泛的研究,我们不知道这些毒素的结构,“Gatsogiannis说。“因为这个原因无法理解的精确活动机制。“帮助的形式提供低温电子显微镜,或简称为低温电子显微镜。通过这个三维的方法,生物分子现在可以“拍照”原子分辨率。在这个过程中,液态乙烷的蛋白复合物是冻结在- 196度,以毫秒为单位,在一层薄薄的无定形冰,固体水的一种形式。成百上千的图片然后被捕获,显示不同的蛋白质和视图,通过这种方式,使神经毒素的结构能够得到认可。

使用低温电子显微镜,以及与马克斯普朗克研究所的研究人员合作在多特蒙德和不来梅国际大学明斯特的研究小组成功地解释第一个latrotoxin的结构。“LaTX的总体结构是独一无二的,在每一个可能的方式不同于所有其他已知的毒素,“Gatsogiannis说。新见解基本理解的分子机制LaTX家庭,他们为可能的医学应用铺平道路,以及发展一个有效的解毒剂。此外,这些见解insect-specific毒素可能会打开新的杀虫剂的机会。然而,对于未来的研究,有必要了解的毒素是如何插入膜,即细胞的表面。“目前,我们正在研究latrotoxin家族的所有成员的结构,尤其是如何准确识别特定的细胞表面受体,以及这些传感器功能,“Gatsogiannis解释道。

这些计划的最大障碍是低温电子显微镜还没有可用的明斯特地区。Gatsogiannis教授和他的团队想要改变这个:“医学研究的实际意义是巨大的,”陈Minghao博士说,这项研究的第一作者发表,”“功能”是直接关系到结构在生物环境中。但是,方法是高度复杂的,需要一个超现代的基础设施。”研究小组计划推出这种创新方法很快在明斯特大学的新研究,软纳米科学中心(儿子)。

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