Naučnici pronalaze tragove o tome kako da leče dijabetes i hormonske poremećaje na neočekivanom mestu: toksin jedne od najotrovnijih životinja na planeti.
Multinacionalni istraživački tim predvođen naučnicima Univerziteta Juta identifikovao je komponentu u otrovu smrtonosnog morskog kupastog puža, geografskog konusa, koji oponaša ljudski hormon zvan somatostatin, koji reguliše nivo šećera u krvi i različitih hormona u telu. Specifični, dugotrajni efekti toksina sličnog hormonima, koji pomažu pužu u lovu na plen, takođe mogu pomoći naučnicima da osmisle bolje lekove za osobe sa dijabetesom ili hormonskim poremećajima, stanjima koja mogu biti ozbiljna, a ponekad i fatalna.
Rezultati su objavljeni u Nature Communications.
Toksin sličan somatostatinu koji su istraživači okarakterisali mogao bi da bude ključ za poboljšanje lekova za ljude sa dijabetesom i hormonskim poremećajima.
Somatostatin deluje kao pedala kočnice za mnoge procese u ljudskom telu, sprečavajući da nivoi šećera u krvi, raznih hormona i mnogih drugih važnih molekula porastu opasno visoko. Toksin konusnog puža, nazvan konsomatin, funkcioniše slično, otkrili su istraživači – ali konsomatin je stabilniji i specifičniji od ljudskog hormona, što ga čini obećavajućim planom za dizajn lekova.
Mereći kako konsomatin reaguje sa ciljevima somatostatina u ljudskim ćelijama u posudi, istraživači su otkrili da konsomatin reaguje sa jednim od istih proteina kao i somatostatin. Ali dok somatostatin direktno reaguje sa nekoliko proteina, konsomatin reaguje samo sa jednim. Ovo fino podešeno ciljanje znači da toksin konusnog puža utiče na nivoe hormona i nivoa šećera u krvi, ali ne i na nivoe mnogih drugih molekula.
U stvari, toksin konusnog puža je preciznije ciljan od najspecifičnijih sintetičkih lekova dizajniranih da regulišu nivoe hormona, kao što su lekovi koji regulišu hormon rasta. Takvi lekovi su važna terapija za ljude čija tela prekomerno proizvode hormon rasta. Efekti konsomatina na šećer u krvi mogli bi da ga učine opasnim za upotrebu kao terapeutika, ali proučavanjem njegove strukture, istraživači bi mogli da počnu da dizajniraju lekove za endokrine poremećaje koji imaju manje neželjenih efekata.
Konsomatin je specifičniji od vrhunskih sintetičkih lekova—i takođe traje mnogo duže u telu od ljudskog hormona, zahvaljujući uključivanju neobične aminokiseline koja otežava razgradnju. Ovo je korisna karakteristika za farmaceutske istraživače koji traže načine da naprave lekove koji će imati dugotrajne koristi.
Pronalaženje boljih lekova proučavanjem smrtonosnih otrova može izgledati neintuitivno, ali Helena Safavi, dr Helena Safavi, vanredni profesor biohemije na Medicinskom fakultetu Spencer Fok Eccles (SFESOM) na Univerzitetu Juta i stariji autor studije, objašnjava da smrtonosnost toksina je često potpomognuta preciznim ciljanjem specifičnih molekula u telu žrtve. Ta ista preciznost može biti izuzetno korisna pri lečenju bolesti.
„Otrovne životinje imaju, kroz evoluciju, fino podešene komponente otrova da pogode određenu metu u plenu i poremete je“, kaže Safavi. „Ako uzmete jednu pojedinačnu komponentu iz mešavine otrova i pogledate kako ona remeti normalnu fiziologiju, taj put je često zaista relevantan u bolesti.“ Za medicinske hemičare, „to je malo prečica“.
Konsomatin deli evolucionu lozu sa somatostatinom, ali tokom miliona godina evolucije, puž konus je svoj hormon pretvorio u oružje.
Za riblji plen konusnog puža, smrtonosni efekti konsomatina zavise od njegove sposobnosti da spreči porast nivoa šećera u krvi. I što je najvažnije, konsomatin ne radi sam. Safavijev tim je ranije otkrio da otrov puževa šišarke sadrži još jedan toksin koji podseća na insulin, snižavajući nivo šećera u krvi tako brzo da plen puževa šišarke ne reaguje. Zatim, konsomatin sprečava oporavak nivoa šećera u krvi.
„Mislimo da je puž konus razvio ovaj visoko selektivan toksin da bi radio zajedno sa toksinom sličnim insulinu kako bi snizio glukozu u krvi na zaista nizak nivo“, kaže dr Ho Jan Jeung, postdoktorski istraživač biohemije u SFESOM-u i prvi autor studije.
Činjenica da više delova otrova konusnog puža cilja regulaciju šećera u krvi nagoveštava da bi otrov mogao da sadrži mnoge druge molekule koji rade slične stvari.
„To znači da u otrovu možda ne postoje samo insulin i toksini slični somatostatinu“, kaže Ieung. „Potencijalno bi mogli postojati i drugi toksini koji takođe imaju svojstva regulacije glukoze.“ Takvi toksini bi se mogli koristiti za dizajniranje boljih lekova za dijabetes.
Može izgledati iznenađujuće da je puž u stanju da nadmaši najbolje ljudske hemičare u dizajnu lekova, ali Safavi kaže da šišarki imaju evoluciono vreme na svojoj strani.
„Pokušavamo da se bavimo medicinskom hemijom i razvojem lekova nekoliko stotina godina, ponekad loše“, kaže ona. „Puževi su imali mnogo vremena da to urade zaista dobro.“
Ili, kako kaže Jeung, „Šešarski puževi su zaista dobri hemičari“.
