رمزگشایی از زهر عنکبوت بیوه سیاه در رزولوشن نزدیک به اتمی توسط دانشمندان
دانشمندان دانشگاه مونستر مکانیسم پشت زهر مرگبار عنکبوت بیوه سیاه را بررسی کرده‌اند. به طور خاص، دانشمندان این زهر را به عنوان «یک کوکتل از سموم مختلف» توصیف کرده‌اند و به ویژه بر روی «آلفا-لاتروتوکسین» تمرکز کردند.
این نوروتوکسین که توسط نیروهای طبیعت طراحی شده است، به دسته‌ای از سموم موسوم به لاتروتوکسین‌ها تعلق دارد و به مهره‌داران از جمله انسان‌ها حمله می‌کند.
همانطور که می‌دانیم، هیچ‌کس نمی‌خواهد به عنکبوت سیاه برجسته با پاهای کشنده نزدیک شود. یک نیش می‌تواند عوارض جانبی متنوعی در انسان ایجاد کند، از درد شدید تا اسپاسم و حتی مرگ، که این تاکتیک آن‌ها را جذاب و مرموز می‌سازد. دانشمندان تا به حال به این پیچیدگی‌ها پی نبرده بودند.
در یک مطالعه اخیر، دانشمندان دانشگاه مونستر نه تنها دریافتند که این نوروتوکسین مرگبار رفتار متفاوتی نسبت به «همه سموم شناخته شده قبلی» دارد، بلکه فهمیدن شیوه عملکرد آن منجر به «پادزهرهای بهتر، درمان‌های فلج و حتی بیوپستیسیدهای جدید» خواهد شد.
استراتژی مرگبار عنکبوت بیوه سیاه: غرق کردن سیناپس‌ها با کلسیم
پروفسورهای کریستوس گاتسوگیانیس و آندریاس هویور با استفاده از فناوری پیشرفته مدلی سه‌بعدی از یک فرآیند در حال حرکت ایجاد کردند تا بفهمند چه اتفاقی می‌افتد وقتی که نوروتوکسین وارد بدن می‌شود، طبق یک خبرنامه دانشگاه.
میکروسکوپی کرایو-الکترونی با عملکرد بالا ما را قادر ساخت تا معماری سلول‌ها را مطالعه کنیم. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری دینامیک مولکولی (MD) حرکات فیزیکی اتم‌ها و مولکول‌ها را تجزیه و تحلیل کردند.
با این ابزارها، آن‌ها توانستند ببینند که چگونه این نوروتوکسین متحرک با اثری قدرتمند و شیطانی در سه‌بعد عمل می‌کند. ممکن است آن‌ها بدانند که آلفا-لاتروتوکسین چه می‌کند، اما نمی‌دانستند چگونه درون بدن کار می‌کرد.
پس از ورود به جریان خون، آلفا-لاتروتوکسین «انتقال پیام‌ها در سیستم عصبی» را مختل می‌کند. سم هنگام اتصال به گیرنده دچار تغییر قابل توجهی می‌شود.
این سم انتقال پیام‌ها در سیستم عصبی را مختل می‌کند. به محض اینکه آلفا-لاتروتوکسین به گیرنده‌های خاصی از سیناپس‌ها – تماس‌های بین سلول‌های عصبی یا بین سلول‌های عصبی و ماهیچه‌ها – متصل می‌شود، یون‌های کلسیم به طور غیرقابل‌کنترل وارد غشاهای پیش‌سیناپسی سلول‌های سیگنال‌دهنده می‌شوند.
این کار آزادسازی انتقال‌دهنده‌های عصبی را القا کرده و انقباضات و اسپاسم‌های عضلانی قوی ایجاد می‌کند.
اکنون دانشمندان ساختار این نوروتوکسین را پس از ورود به بدن با «رزولوشن نزدیک به اتمی» درک کرده‌اند.
آن‌ها وارد «وارد شدن کلسیم» شدند و چیزی منحصر به فرد کشف کردند. هنگام اتصال به گیرنده، تغییر می‌کند. غشای سمی «یک پایه‌ای ایجاد می‌کند که به مانند یک سرنگ به غشای سلولی نفوذ می‌کند.» شگفت‌انگیز است که حتی «یک منفذ کوچک در غشا ایجاد می‌کند که به عنوان یک کانال کلسیم عمل می‌کند»، که به این صورت سیستم را غرق می‌کند.»
زهر عنکبوت بیوه سیاه می‌تواند به پادزهرها و بیوپستیسیدهای بهتر منجر شود
دانشمندان نیز از پیچیدگی‌های مربوط به سم نوروتوکسیک عنکبوت بیوه سیاه بی‌خبر بودند. اما پروفسورهای گاتسوگیانیس و هویور در زمینه‌های زیست فیزیک و شیمی فیزیکی کارکنان و آن‌ها فناوری لازم برای درک مسئله را به طور مستقیم در ۳D در اختیار دارند.
در کار قبلی، گاتسوگیانیس ساختار لاتروتوکسین‌های عنکبوت بیوه سیاه را پیش از نفوذ آن‌ها به غشا مورد تحقیق قرار داد. اکنون، آن‌ها ساختار یک تغییر پیشتر ناشناخته را کشف کرده‌اند که در زمان اتصال به سیناپس‌ها و غرق کردن آن‌ها در کلسیم رخ می‌دهد و بدن را مختل می‌کند.
شبیه‌سازی‌های MD نشان دادند که یون‌های کلسیم می‌توانند از طریق یک دروازه انتخابی که در طرف مستقیم بالای منفذ قرار دارد، وارد سلول شوند.
برای یک عنکبوت کوچک اما قدرتمند ، عنکبوت بیوه سیاه یک مکانیزم دفاعی واقعاً چشمگیر ابداع کرده که او را قادر به سرنگون کردن غول‌ها به نسبت می‌کند. همانطور که افسانه می‌گوید، به منبع بروید اگر به دنبال پادزهر هستید. به دلیل عملکرد خاص بسیار بالای آن، ممکن است حتی یاد بگیریم که چگونه از این قدرت فوق‌العاده به نفع خود استفاده کنیم.
یافته‌های جدید مجموعه‌ای از کاربردهای بالقوه را باز می‌کند؛ لاتروتوکسین‌ها دارای پتانسیل زیست‌فناوری قابل توجهی هستند، از جمله توسعه پادزهرهای بهبود یافته، درمان‌های فلج و بیوپستیسیدهای جدید.
این مطالعه در مجله Nature Communications. منتشر شده است.
