Международная исследовательская группа под руководством ученых Университета Юты выявила в яде смертельно опасной морской конусообразной улитки компонент, имитирующий человеческий гормон соматостатин, который регулирует уровень сахара в крови и различных гормонов в организме. Специфическое и длительное действие гормоноподобного токсина, помогающее улитке охотиться на добычу, может также способствовать разработке более эффективных лекарств для людей с диабетом или гормональными расстройствами — состояниями, которые могут быть серьезными и иногда смертельными.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Токсин, подобный соматостатину, может стать ключом к улучшению лекарств для людей с диабетом и гормональными расстройствами. Соматостатин действует как педаль тормоза для многих процессов в человеческом организме, предотвращая опасное повышение уровня сахара в крови, различных гормонов и многих других важных молекул. Токсин конусной улитки, называемый консоматином, действует аналогичным образом, обнаружили исследователи, но консоматин более стабилен и специфичен, чем человеческий гормон, что делает его перспективным для разработки лекарств.
Измерив, как консоматин взаимодействует с мишенями соматостатина в человеческих клетках, исследователи обнаружили, что консоматин взаимодействует с одним из тех же белков, что и соматостатин. Но в то время как соматостатин напрямую взаимодействует с несколькими белками, консоматин взаимодействует только с одним. Такая тонкая настройка означает, что токсин конической улитки влияет на уровень гормонов и сахара в крови, но не на уровень многих других молекул.
Фактически, токсин конусной улитки действует более точно, чем самые специфические синтетические препараты, предназначенные для регулирования уровня гормонов, например, регулирующие гормон роста. Такие медикаменты являются важной частью терапии для людей, чей организм чрезмерно вырабатывает гормон роста. Влияние консоматина на уровень сахара в крови может сделать его опасным для использования в качестве терапии, но, изучив его структуру, исследователи могут начать разрабатывать лекарства от эндокринных расстройств с меньшим количеством побочных эффектов.
Консоматин более специфичен, чем самые современные синтетические препараты, а также сохраняется в организме гораздо дольше, чем человеческий гормон, благодаря включению необычной аминокислоты, которая затрудняет его расщепление. Это полезная особенность для исследователей фармацевтики, которые ищут способы создания лекарств с длительным эффектом.
Хелена Сафави, доцент биохимии и старший автор исследования, объясняет, что смертоносность токсинов часто обеспечивается точным нацеливанием на определенные молекулы в организме жертвы. Такая же точность может быть чрезвычайно полезной при лечении болезней.
«Ядовитые животные в ходе эволюции стали использовать компоненты яда так, чтобы они попадали в определенную цель в организме жертвы и разрушали ее. Если взять отдельный компонент из смеси ядов и посмотреть, как он нарушает нормальную физиологию, то этот путь часто оказывается действительно важным для лечения заболеваний», — говорит Сафави.
Консоматин имеет общую эволюционную линию с соматостатином, но за миллионы лет эволюции конусная улитка превратила свой собственный гормон в оружие. И что важно, консоматин работает не один. Команда Сафави ранее обнаружила, что яд конусной улитки включает в себя другой токсин, похожий на инсулин, который снижает уровень сахара в крови очень быстро. Затем консоматин не дает уровню сахара восстановиться.
«Мы думаем, что эта улитка разработала высокоселективный токсин, чтобы вместе с инсулиноподобным токсином понизить уровень глюкозы в крови до действительно низкого», — говорит Хо Ян Юнг, первый автор исследования.
Тот факт, что несколько частей яда улитки направлены на регулирование уровня сахара в крови, намекает на то, что в состав яда может входить множество других молекул, которые имеют схожее действие. «Это означает, что в яде могут быть не только инсулин и соматостатиноподобные токсины. Потенциально могут существовать и другие токсины, обладающие глюкозорегулирующими свойствами. Такие токсины могут быть использованы для разработки лучших лекарств от диабета», — говорит Сафави.
Может показаться удивительным, что улитка способна превзойти лучших человеческих химиков в разработке лекарств, но на стороне конусовидных улиток — эволюционное время. Мы пытаемся заниматься медицинской химией и разработкой лекарств уже несколько сотен лет, иногда неудачно. У конусообразных улиток было много времени.
[Фото: Safavi Lab / Helena Safavi]
