Wetenschappers hebben in pijlgifkikkers een ‘toxinespons’-eiwit ontdekt dat gevaarlijke alkaloïden veilig kan opslaan, wat een potentiële nieuwe manier biedt om menselijke vergiftiging te behandelen. Een nieuw ontdekt eiwit helpt pijlgifkikkers bij het accumuleren en opslaan van een krachtig gif in hun huid, dat ze gebruiken om zichzelf te verdedigen tegen roofdieren.
Wetenschappers hebben het eiwit geïdentificeerd dat pijlgifkikkers helpt hun gelijknamige toxine veilig te accumuleren, volgens een studie die op 19 december in het tijdschrift eLife is gepubliceerd. De ontdekking lost een al lang bestaand wetenschappelijk mysterie op en kan mogelijke therapeutische strategieën suggereren voor de behandeling van vergiftiging bij mensen.
Alkaloïden: Van koffie tot kikkerhuid
Alkaloïde verbindingen zoals cafeïne maken koffie, thee en chocolade heerlijk en plezierig, maar in grote hoeveelheden kunnen ze schadelijk zijn. Bij mensen kan de lever gematigde hoeveelheden van deze verbindingen veilig metaboliseren. Kleine pijlgifkikkers nemen veel meer giftige alkaloïden op uit hun voedsel, maar in plaats van deze gifstoffen af te breken, hopen ze ze op in hun huid als verdedigingsmechanisme tegen roofdieren.
"Hoe pijlgifkikkers zeer giftige alkaloïden in hun lichaam transporteren zonder zichzelf te vergiftigen, is lange tijd een mysterie geweest", zegt hoofdauteur Aurora Alvarez-Buylla, een doctoraalstudent aan de afdeling Biologie aan de Stanford University in Californië, VS. "We probeerden deze vraag te beantwoorden door te zoeken naar eiwitten die alkaloïden in het bloed van giftige kikkers kunnen binden en veilig kunnen transporteren".
Alvarez-Buela en haar collega's gebruikten een verbinding die lijkt op een alkaloïde van een gifkikker als een "moleculaire vishaak" om eiwitten aan te trekken en te binden die zijn geëxtraheerd uit bloedmonsters van diabrito-gifkikkers. De alkaloïde-achtige verbinding werd zo ontwikkeld dat hij onder fluorescentie gloeit, waardoor het team de eiwitten aan het aas kon zien binden.
Vervolgens scheidden ze de eiwitten en observeerden hoe elk eiwit interageerde met de alkaloïden in oplossing. Ze ontdekten dat een eiwit genaamd alkaloïde-bindend globuline (ABG) werkt als een "toxinespons" die alkaloïden verzamelt. Ook bepaalden ze hoe het eiwit zich aan de alkaloïden bindt, door systematisch te testen welke delen van het eiwit nodig zijn om de alkaloïden succesvol te binden.
Impact op de mens en toekomstig onderzoek
"ABG bindt zich aan alkaloïden op een manier die vergelijkbaar is met hoe eiwitten die hormonen in menselijk bloed transporteren, zich aan hun doelwitten binden", legt Alvarez-Buylla uit. "Deze bevinding kan erop wijzen dat kikkerhormoon-verwerkende eiwitten het vermogen hebben ontwikkeld om met alkaloïde toxines om te gaan."
De auteurs zeggen dat de gelijkenis met menselijke hormoontransporteurs een startpunt zou kunnen zijn voor wetenschappers die proberen menselijke eiwitten te bio-engineeren die toxines kunnen 'adsorberen'. "Als deze inspanningen succesvol zijn, zou dit een nieuwe manier kunnen bieden om bepaalde soorten vergiftiging te behandelen", zegt senior auteur Lauren O'Connell, assistent-professor bij de afdeling Biologie aan Stanford en lid van het Wu Tsai Neuroscience Institute. "Naast de mogelijke medische implicaties hebben we een moleculair inzicht in een fundamenteel onderdeel van de biologie van de gifkikker, wat belangrijk zal zijn voor toekomstige studies naar de biodiversiteit en de evolutie van chemische afweermechanismen in de natuur."
Referentie: "Binding and Sequestration of Poison Frog Alkaloids by Plasma Globulin" door Aurora Alvarez-Buylla, Marie-Thérèse Fischer, Maria Dolores Moya Garzon, Alexandra ERangel, Elicio ETapia, Julia TTanzo, H Tom Soh, Luis A Coloma, Jonathan Z Long en Lauren AO'Connell, 19 december 2023, "eLife".
DOI:doi:10.7554/eLife.85096
Samengestelde bron: ScitechDaily