Генетики виявили в організмі людей набір інструментів для виробництва отрути

 Нове дослідження показує, що у людей і інших ссавців є механізми, які можуть брати участь в появі отрут в ротовій порожнині.

Цей набір гнучких генів, пов’язаних зі слинними залозами у людей, показує, як отрута еволюціонувала безліч разів в царстві тварин, пояснюють дослідники з Японії і Австралії.

«По суті, у нас є всі будівельні блоки. Тепер справа за еволюцією, щоб привести нас до цього», — сказав співавтор дослідження Агніш Баруа, докторант з еволюційної генетики з Окінавського інституту науки і технологій в Японії.

Отрута в порожнині рота поширена в тваринному світі, вона присутня у таких різноманітних істот, як павуки, змії і товсті лорі, єдині відомі отруйні види приматів. Біологи знали, що отруйні залози ротової порожнини — це модифіковані слинні залози, але нове дослідження розкриває молекулярну механіку цих змін.

«Це буде справжня віха в цій області. Вони виконали абсолютно сенсаційну роботу за деякими надзвичайно складними дослідженнями», — сказав Брайан Фрай, біохімік і експерт з отрут з Університету Квінсленда в Австралії, який не брав участі в дослідженні.

Нове дослідження не фокусується на самих токсинах, оскільки вони швидко розвиваються і є складною сумішшю сполук.

Замість цього Баруа і співавтор дослідження Олександр Міхєєв, біолог-еволюціоніст з Австралійського національного університету, спеціалізуються на генах, що пов’язані з отрутою, але не відповідають за створення самих токсинів. Ці регуляторні гени складають основу всієї отруйної системи.

Дослідники почали з генома тайванської хабу (Trimeresurus mucrosquamatus), коричневої гадюки, яка добре вивчена, почасти тому, що мешкає на Окінаві.

«Оскільки ми знаємо функцію всіх генів, які були присутні в організмі тварини, ми могли просто побачити, з якими генами пов’язані гени отрути», — сказав Баруа.

Команда виявила сукупність генів, загальних в багатьох тканинах організму всіх амніот — тварин, які запліднюють свої яйця внутрішньо або відкладають яйця на суші, до них відносяться рептилії, птахи і деякі ссавці.

За словами Баруа, багато з цих генів беруть участь в згортанні білків, що має сенс, тому що отруйні тварини повинні виробляти велику кількість токсинів, які складаються з білків.

«Така тканина дійсно повинна гарантувати, що білок, який виробляється нею — високої якості», — сказав він.

Не дивно, що ті ж самі види регулюючих генів в достатку виявляються в слинних залозах людини, яка також у великих кількостях виробляє важливе кількість білків, що містяться в слині. Ця генетична основа — це те, що робить можливим широкий спектр отрут в тваринному світі.

Іншими словами, у кожного ссавця або рептилії є генетичний каркас, на якому побудована отруйна система ротової порожнини. І люди (поряд з мишами) також вже виробляють ключовий білок, який використовується в багатьох системах отрути. Калікреїни, білки, що переварюють інші білки, секретуються слиною; вони також є ключовою частиною багатьох отрут.

Це тому, що калікреїни — дуже стабільні білки, сказав Фрай, і вони не перестають працювати, коли піддаються мутації. Таким чином, легко отримати корисні мутації калікреїнів, які роблять отруту більш болючим і більш смертоносним.

«Це не випадково, що калікреїн є найбільш широко секретованим компонентом отрут в тваринному світі, тому що в будь-якій формі це дуже активний фермент», — сказав Брайан Фрай.

Таким чином, калікреїн є природною відправною точкою для теоретично отруйних людей. Якщо після драматичного 2020 року, як пожартував Баруа, «людям потрібно стати отруйними, щоб вижити, ми потенційно могли б побачити зростаючі дози калікреїнів».

Але це малоймовірно — якщо тільки успішні в даний час стратегії людей з добування їжі і вибору партнерів не почнуть розвалюватися. Нове дослідження, можливо, не вселить багато надій на нові надздібності у людей, але розуміння генетики, що лежить в основі контролю над отрутою, може бути ключовим для медицини.

Вивчення того, як гени контролюють експресію в різних тканинах, може бути корисно для розуміння таких захворювань, як рак, який викликає хвороби і смерть в значній мірі тому, що тканини починають безконтрольно рости і виділяти продукти в тих місцях тіла, де не повинні.

Джерело