Исследование токсинов скорпионов может привести к созданию нового класса инсектицидов

Новое исследование Шуни Чжу и коллег, опубликованное в онлайн-версии журнала Molecular Biology and Evolution, выявило молекулярные механизмы, определяющие эффективность токсинов скорпионов.

Скорпионы поражают насекомых с помощью нейротоксинов альфа-подобного типа, которые вводятся через жало. В работе команда провела молекулярный анализ одного из таких токсинов — MeuNaTxalpha-5 (или MT-5).

Токсин MT-5 действует как на насекомых, так и на млекопитающих, но с разной эффективностью. Учёные стремились раскрыть молекулярные основы этой избирательности, особенно в отношении насекомых.

В исследовании сравнивали активность токсина у насекомых и млекопитающих. Были созданы мутантные версии токсина с заменой ключевых аминокислотных остатков, важных для взаимодействия с натриевыми (Nav) каналами — рецепторами-мишенями. В биологических тестах на насекомых одна из мутаций — делеция (19AF20) — снизила активность против млекопитающих, но значительно усилила инсектицидное действие. Это открытие указывает на перспективу создания новых инсектицидов путём тонкой настройки таких мутантов для борьбы с конкретными вредителями.

Команда идентифицировала восемь «горячих точек» в белке токсина — позитивно селекционированных сайтов (PSSs), что свидетельствует об адаптивной молекулярной эволюции. Авторы нашли доказательства, что ключевым фактором отбора для альфа-токсинов является эволюционная изменчивость сайтов связывания в Nav-каналах у хищников и жертв скорпионов. Исследование предоставляет новые экспериментальные данные в поддержку гипотезы о том, что эволюция токсинов скорпионов движется их мишенями.

«Примечательно, что расположение PSSs на границе раздела в различных моделях комплексов и эволюционная изменчивость их мишеней, в частности, точное соответствие двух горячих точек PSSs двум высоковариабельным сайтам канала, — всё это поддерживает мнение, что эволюция токсина скорпиона определяется его мишенями», — сказал Шуни Чжу, автор-корреспондент исследования.

В дальнейшем учёные планируют расширить исследования на двух основных хищников скорпионов — птиц и ящериц, а также на млекопитающих, чтобы лучше понять динамику взаимодействий «токсин–канал» и их эволюцию.