Pauk crne udovice je jedna od najstrašnijih vrsta pauka. Njegov otrov je koktel od sedam različitih toksina koji napadaju nervni sistem. Ovi takozvani latrotoksini posebno parališu insekte i rakove, ali jedan od njih, α-latrotoksin, cilja na kičmenjake i takođe je otrovan za ljude. Ometa prenos signala u nervnom sistemu.
Čim se α-latrotoksin veže za specifične receptore sinapsi – kontakte između nervnih ćelija ili između nervnih ćelija i mišića – joni kalcijuma nekontrolisano teku u presinaptičke membrane signalnih ćelija. Ovo izaziva oslobađanje neurotransmitera, izazivajući snažne kontrakcije mišića i grčeve.
Uprkos očiglednoj jednostavnosti ovog procesa, iza njega stoji veoma složen mehanizam. Naučnici sa Univerziteta u Minsteru su sada dešifrovali strukturu α-latrotoksina pre i posle umetanja membrane pri skoro atomskoj rezoluciji. Nalazi su objavljeni u časopisu Nature Communications.
U cilju boljeg razumevanja mehanizma priliva kalcijuma u presinaptičku membranu, stručnjaci Centra za meku nanonauku Univerziteta u Minsteru, na čelu sa prof. Hristosom Gatsogijanisom (Institut za medicinsku fiziku i biofiziku), koristio je kompjuterske simulacije krio-elektronske mikroskopije (krio-EM) i molekularne dinamike (MD).
Oni su pokazali da toksin prolazi kroz izuzetnu transformaciju kada se veže za receptor. Deo toksičnog molekula formira stabljiku koja prodire kroz ćelijsku membranu poput šprica. Kao posebna karakteristika, ova stabljika formira malu poru u membrani koja funkcioniše kao kalcijumski kanal. MD simulacije su otkrile da joni kalcijuma mogu da uđu u ćeliju kroz selektivnu kapiju koja se nalazi na strani direktno iznad pora.
Zahvaljujući ovim rezultatima, istraživači sada bolje razumeju kako funkcioniše α-latrotoksin. „Toksin oponaša funkciju kalcijumskih kanala presinaptičke membrane na veoma složen način“, objašnjava Gatsogiannis. „Zbog toga se razlikuje u svakom pogledu od svih ranije poznatih toksina.
Nova otkrića otvaraju širok spektar potencijalnih primena; latrotoksini imaju značajan biotehnološki potencijal, uključujući razvoj poboljšanih antidota, tretmana za paralizu i novih biopesticida.
U prethodnom radu, istraživačka grupa koju je predvodio Gatsogiannis je već dešifrovala strukturu latrotoksina specifičnih za insekte u otrovu pauka crne udovice pre nego što je umetnuta u membranu.
