Home » Как токсины морских коньков убивают насекомых

Как токсины морских коньков убивают насекомых

Бактерии, убивающие насекомых, обычно выделяют токсины, чтобы убить своих хозяев. Бактерия Фоторабдус люминесценснапример, накачивает личинки насекомых смертельным токсином «Делает гусениц гибкими 1» (Mcf1), в результате чего они сначала обвисают, а затем умирают. Однако до сих пор остается загадкой, как Mcf1 проявляет свой разрушительный эффект.

Исследователи под руководством Стефана Раунсера, директора Института молекулярной физиологии Макса Планка в Дортмунде, успешно использовали криоэлектронную микроскопию (крио-ЭМ) и биохимические анализы, чтобы охарактеризовать первую в истории структуру Mcf1, что позволило им предложить молекулярный механизм действие токсина. Понимание того, как бактериальные токсины выполняют свою смертоносную задачу в таких деталях, очень полезно для разработки новых биопестицидов, тем самым сокращая использование едва специфических химических агентов с вредными побочными эффектами для экосистемы.

«Наше исследование является первым в истории структурным исследованием этого токсина», — объясняет Александр Белый, первый автор исследования. Задача проекта, над которым потребовалось десятилетие работы, заключалась в том, что белок относительно большой и состоит из множества модулей, каждый из которых выполняет определенную функцию. «Использование нашего новейшего крио-ЭМ оборудования и вычислительных мощностей сыграло важную роль в раскрытии этой структуры», — говорит Стефан Раунсер.

Крио-ЭМ позволяет исследователям получать 3D-изображения белка с разрешением, близким к атомному, в данном случае с разрешением 3,6 ангстрем, что означает, что можно наблюдать детали в 200 000 раз меньшие, чем ширина человеческого волоса. Ученым удалось показать, что структура Mcf1 напоминает морского конька: голова содержит несколько токсичных грузов, а хвостовая часть может прикрепляться к клеткам-мишеням. После того, как токсин высвобождается бактериями насекомого-хозяина, три домена в его хвостовой области идентифицируют мембрану клетки-мишени и связываются с ней. Затем другой домен хвоста переносит головку через мембрану в цитоплазму клетки. Оказавшись внутри, голова взаимодействует с местными белками, стимулируя высвобождение двух токсичных веществ. Эти смертоносные модули нарушают активность основных белков в клетке, что приводит к ее гибели – и в конечном итоге к гибели всего насекомого в течение 24 часов после интоксикации.

Read more:  «Надежный» новый метод визуализации сочетает в себе ультразвук и оптическую томографию

Новые органические средства борьбы с вредителями

Интересно, что исследователи обнаружили, что модульная структура хвоста и начальные этапы интоксикации Mcf1 очень похожи на токсины из Clostridioides difficileчеловеческий патоген, ответственный за более чем 120 000 госпитализаций в Европе ежегодно. «Наше исследование, которое изначально было направлено на улучшение биопестицидов, также окажет влияние на понимание болезней человека», — добавляет Филипп Хейлен, соавтор исследования.

Заглядывая в будущее, ученые MPI хотят выяснить на молекулярном уровне, как токсичная нагрузка Mcf1 приводит к гибели клеток. «Эти новые знания также позволяют создавать высокоспецифичные инсектицидные токсины», — говорит Штефан Раунсер, намекая на другое будущее направление исследований: создание новых вариантов токсинов, полезных для экологической борьбы с вредителями.

2024-02-01 03:44:30


1706769758
#Как #токсины #морских #коньков #убивают #насекомых

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.