Укус копьеголовой змеи может быть смертельным. Виды этого семейства, обитающие в Центральной и Южной Америке, имеют яд, который может нарушить свертываемость крови и вызвать кровотечение, инсульт и почечную недостаточность..
Соланж Серрано, научный сотрудник Лаборатории прикладной токсикологии Института Бутантана в Сан-Паулу, Бразилия, изучает белковые токсины в яде этих змей. В недавней статье в журнале Molecular & Cellular Proteomics ученые из лаборатории Серрано в сотрудничестве с исследователями из Университета Нью-Гэмпшира сообщают о сладкой стороне токсинов змеиного яда.
Исследователи рассмотрели гликаны, группу молекул сахара, соединенных в сложную цепь, часто с множеством ответвлений, которые могут быть присоединены к белкам. По словам Серрано, большинство белков яда копьеголового модифицированы гликанами, которые могут влиять на сворачивание, стабильность и связывание белков. Но очень мало известно о структуре гликанов в яде змей.
Аспирант Серрано Дебора Андраде-Силва посетила лабораторию эксперта по гликомике Вернона Рейнхольда в Нью-Гемпшире, чтобы изучить методы структурной характеристики гликанов. Находясь там, Андраде-Сильва и его коллеги охарактеризовали структуру 60 гликановых цепей в ядах восьми видов ланцетников, или ботропов. Исследователи выделили гликаны и проанализировали их с помощью масс-спектрометрии, разбивая каждую сложную молекулу на более мелкие и простые ионы. Собрав воедино спектры многих таких ионов, можно было сказать, какие сахара присутствовали и как они были связаны в древовидные гликановые структуры.
Яд копьеголового содержит около 100 миллиграммов белка на миллилитр жидкости. При такой концентрации белковые растворы имеют тенденцию становиться очень вязкими или образовывать гели. Анализируя структуру гликанов, прикрепленных к белкам, исследователи обнаружили, что непропорционально большое их количество было покрыто сиаловой кислотой, сахаром с отрицательным зарядом. «Гликаны, содержащие сиаловую кислоту, могут помочь в растворимости яда и увеличить период полувыведения токсина», - сказал Серрано. Сиаловая кислота на токсическом ферменте также может связываться с белками-хозяевами, называемыми сиглеками, притягивая фермент ближе к клеткам-мишеням для большего эффекта; это наблюдалось и для других типов яда.
В то время как группа Серрано проводит фундаментальные исследования состава яда, приложения очень близки к дому. Другой отдел Instituto Butantan производит большую часть противоядия, доступного в Бразилии. Серрано сказала, что надеется, что фундаментальные исследования ядовитых токсинов помогут исследователям разработать улучшенные методы лечения отравлений.
«Противоядия делают разумную работу, но они не так хороши в нейтрализации местных последствий укуса змеи», включая отек, кровоизлияние и некроз, сказал Серрано. Эти последствия могут быть настолько серьезными, что врачам иногда приходится ампутировать укушенные конечности. Лучшее понимание того, как различается яд между видами змей, может повысить эффективность лечения противоядием. Андраде-Сильва и Серрано сейчас работают над картированием структур из списка гликанов обратно на белки, которые они модифицируют. Поскольку некоторые ядовитые белки были перепрофилированы в лекарства, знание того, как гликозилирование помогает каждому белку сворачиваться, сохранять свою форму и прикрепляться к партнерам по связыванию, может иметь дальнейшее применение в биотехнологии..