Bilim İnsanları Kara Dul Venomunun Ölümcül Sırrını Açıkladı…
Kara dul örümceğinin α-latrotoksini, sinir hücrelerinde kalsiyum kanalı oluşturarak sinir sinyallemesini bozar ve kas spazmlarına neden olur. Münster Üniversitesi’nden yapılan araştırma, gelişmiş mikroskopi kullanarak karmaşık mekanizmasını ortaya koydu ve tıp ve biyoteknolojide potansiyel uygulamaları var.
Kriyo-EM ve MD simülasyonları, güçlü nörotoksin α-latrotoksinin kalsiyum geçirgen membran gözenekleri oluşturma mekanizmasını ortaya koymaktadır.
Kara dul örümceği en çok korkulan örümcek türlerinden biridir . Zehri, sinir sistemine saldıran yedi farklı toksinin bir karışımıdır. Bu sözde latrotoksinler özellikle böcekleri ve kabukluları felç eder. Ancak bu toksinlerden biri olan α-latrotoksin özellikle omurgalıları hedef alır ve insanlar için toksiktir. Sinir sinyallerinin iletimini bozarak zararlı etkilere yol açar.
α-latrotoxin sinapsların belirli reseptörlerine bağlanır bağlanmaz – sinir hücreleri arasındaki veya sinir hücreleri ile kaslar arasındaki temaslar – kalsiyum iyonları kontrolsüz bir şekilde sinyal hücrelerinin presinaptik zarlarına akar. Bu, nörotransmitterlerin salınımını tetikleyerek güçlü kas kasılmalarını ve spazmlarını tetikler.
Sürecin Karmaşıklığı
Bu sürecin görünürdeki basitliğine rağmen, arkasında oldukça karmaşık bir mekanizma vardır. Münster Üniversitesi’ndeki (Almanya) bilim insanları, α-latrotoksinin zar yerleştirmeden önce ve sonra yapısını neredeyse atomik çözünürlükte deşifre ettiler.
Presinaptik membrana kalsiyum girişinin mekanizmasını daha iyi anlamak için, Prof. Christos Gatsogiannis (Tıbbi Fizik ve Biyofizik Enstitüsü) ve Prof. Andreas Heuer (Fiziksel Kimya Enstitüsü) başkanlığındaki Münster Üniversitesi Yumuşak Nanobilim Merkezi uzmanları, yüksek performanslı kriyo-elektron mikroskobu (kriyo-EM) ve moleküler dinamik (MD) bilgisayar simülasyonlarını kullandılar.
Toksinin Dönüşümü
Toksinin reseptöre bağlandığında dikkate değer bir dönüşüm geçirdiğini gösterdiler. Toksik molekülün bir kısmı, hücre zarına bir şırınga gibi nüfuz eden bir sap oluşturur. Özel bir özellik olarak, bu sap, zarda kalsiyum kanalı işlevi gören küçük bir gözenek oluşturur. MD simülasyonları, kalsiyum iyonlarının doğrudan gözeneklerin üzerindeki tarafta bulunan seçici bir kapıdan hücreye akabileceğini ortaya koydu.
Bu sonuçlar sayesinde araştırmacılar artık α-latrotoksinin nasıl çalıştığını daha iyi anlıyor. Christos Gatsogiannis, “Toksin, presinaptik membranın kalsiyum kanallarının işlevini oldukça karmaşık bir şekilde taklit ediyor,” diye açıklıyor. “Bu nedenle, daha önce bilinen tüm toksinlerden her bakımdan farklıdır.” Yeni bulgular, geniş bir potansiyel uygulama yelpazesi açıyor; latrotoksinler, geliştirilmiş panzehirlerin, felç tedavilerinin ve yeni biyopestisidlerin geliştirilmesi de dahil olmak üzere önemli biyoteknolojik potansiyele sahip.
Araştırma sonuçları Nature Communications dergisinde yeni yayımlandı . Christos Gatsogiannis liderliğindeki araştırma grubu, daha önceki çalışmalarında, kara dul örümceğinin zehrindeki böceğe özgü latrotoksinlerin yapısını, zarına yerleştirmeden önce deşifre etmişti.
