Исследование яда гремучей змеи-тигра продвигает генетические методы

Яд гремучей змеи-тигра — самый простой по составу, но самый токсичный среди всех гремучих змей. Новое исследование под руководством биолога из Университета Южной Флориды объясняет генетическую основу этого грозного оружия.

Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences. Доцент Марк Маргрес с коллегами из университетов юго-востока США секвенировали геном змеи-тигра, чтобы понять генотип, определяющий свойства яда. Несмотря на простоту состава, яд этой змеи примерно в 40 раз токсичнее, чем яд алмазной гремучей змеи, обитающей во Флориде.

Это наиболее полная на сегодня характеристика генно-регуляторной сети, отвечающей за яд. Выявление ключевых механизмов производства высокотоксичного яда поможет ответить на широкий спектр генетических вопросов.

«Простые генотипы могут производить сложные признаки. Здесь мы показали, что верно и обратное — сложный генотип может производить простые признаки», — заявил Маргрес.

Исследователи стремились выяснить, обусловлены ли различия в признаках (яд) различиями в количестве генов, их последовательности или регуляции. Это лишь второй случай в истории, когда расшифрован геном гремучей змеи.

Генотип — это набор генов организма, а фенотип — его наблюдаемые признаки. Учёные исследовали, почему у разных видов гремучих змей различаются состав и токсичность яда.

Гремучая змея-тигр обитает в пустыне Сонора и питается ящерицами и грызунами. В то время как яд некоторых видов — результат работы десятков генов, яд змеи-тигра прост: лишь около 15 из её 51 токсикогенного гена активно производят белки и пептиды, которые атакуют нервную систему жертвы, снижают давление и препятствуют свёртыванию крови.

Команда обнаружила, что количество генов яда значительно превышает количество производимых белков в простом фенотипе. Это указывает на сложный регуляторный процесс. Более того, у змеи есть «лишние» токсикогенные гены.

«Экспрессировалась только около половины генов яда в генотипе. Интересно, почему неэкспрессируемые гены всё ещё присутствуют? Они могут производить функциональные токсины, но не делают этого. Это требует дальнейшего изучения», — отметил Маргрес.

Исследование также продвигает генетическую науку, показывая, что методы, обычно применяемые к модельным организмам (мыши, плодовые мушки), эффективны и для менее изученных видов, например, змей. Использованные техники секвенирования, распространённые в исследованиях генетики человека, открывают путь к пониманию взаимосвязи генотип-фенотип у многих других организмов.

Потенциальная практическая польза работы связана с медициной. Змеиный яд используется для создания лекарств против инсульта и высокого давления. Чем лучше учёные понимают яд, тем эффективнее медицинская инженерия может применять эти знания в разработке новых препаратов.