Как яд паука повреждает клетки человека: ученые раскрыли смертельный механизм действия токсина

Пауки — одни из самых изобретательных хищников на Земле, ловящие добычу любыми способами. Пауки-кругопряды плетут паутину. Пауки-волки устраивают засады ночью. И почти все они используют яд при охоте.

Яд каждого паука представляет собой коктейль из ингредиентов, столь же разнообразных, как и их охотничье поведение. Некоторые компоненты могут причинить вред человеку, другие — нет. Лишь немногие пауки представляют угрозу для нашего здоровья, в то время как большинство из них безвредны и даже полезны для борьбы с вредителями.

Один из опасных для человека пауков — коричневый паук-отшельник. Он переносит некротический токсин, разрушающий ткани. Еще один пример — черная вдова, которая обладает особым нейротоксином, повреждающим нервные клетки. Но как действуют эти токсины?

Доцент кафедры химии и биохимии в Университете Аризоны Мэтью Кордес более 20 лет изучает токсины ядов. Недавно его команда опубликовала результаты  исследования, в ходе которого ученые изучили структуру токсина, вырабатываемого шестиглазым песчаным пауком, родственником бурого паука-отшельника, обитающего в Чили. То, что выяснили исследователи, дает подсказки для разработки новых методов лечения укусов пауков.

Токсин в яде паука-отшельника — это фермент, белок, который ускоряет определенные химические реакции. Он связывается с поверхностью клеток и перемещается по ней, подобно газонокосилке, срезая «головки» молекул на этой поверхности. Ученые обнаружили, что токсин превращает эти поверхностные молекулы в необычные кольцевые структуры. Когда иммунная система атакует поврежденные и хрупкие клетки, это может привести к обширной гибели тканей, называемой некрозом.

По причинам, которые до сих пор не понятны, эти токсины вызывают некроз у людей, но, по-видимому, в первую очередь поражают нервные клетки насекомых, являющихся добычей пауков. Оба эффекта, вероятно, являются результатом повреждения или перестройки клеточных мембран.

Чтобы лучше понять, как яд паука повреждает клетки, ученые кристаллизовали и сфотографировали под воздействием рентгеновских лучей токсин чилийского шестиглазого песчаного паука, когда он связывается с целевыми молекулами, находящимися в клеточных мембранах. Они были поражены, увидев структуру, которая показывает, как токсин связывается с поверхностью клеток. В «ротовой полости» фермента отчетливо были видны молекулы клеточной поверхности, расположенные таким образом, что это показало, как отрезается голова и превращается в кольцо.

При сравнении структуры токсина в связанном с целевыми молекулами состоянии с его структурой в несвязанном состоянии обнаружились изменения, которые указывают на его активацию при связывании с поверхностью клеток. То есть, он начинает повреждать клетки, как только прикрепляется к их поверхности.

Как и следует из их названия, пауки-отшельники, как правило, обитают в темных, укрытых местах, таких как дровяные кучи, шкафы и наволочки, и могут случайно соприкоснуться с людьми. Они не агрессивны, но кусают, когда им угрожают. Наиболее распространенным симптомом является серьезная рана на коже, которая может потребовать пересадки кожного сала. Однако токсин также может повредить красные кровяные клетки и вызвать опасную для жизни почечную недостаточность.

Поражения, вызванные пауком-отшельником, могут быть неправильно диагностированы из-за их сходства с язвами, вызванными такими бактериями, как метициллин-резистентный стафилококк. При этом в некоторых странах, например, в США, нет утвержденных методов лечения, в других — противоядия доступны, как в Южной Америке. Ученые надеются, что их работа поможет разработать новые способы лечения укусов пауков и блокирования действия их токсинов путем либо нарушения их способности связываться с поверхностью клеток, либо их химического изменения.

Поделитесь этим постом! Поддержать работу блога донатом можно по ссылке.