Melindungi Katak Panah Racun Dari Racunnya Sendiri

Protein yang baru diidentifikasi membantu katak panah beracun mengumpulkan dan menyimpan racun kuat di kulit mereka yang digunakan untuk pertahanan diri melawan predator.

Para ilmuwan telah mengidentifikasi protein yang membantu katak panah beracun mengumpulkan racun dengan aman, menurut sebuah penelitian yang diterbitkan pada 19 Desember di jurnal tersebut. hidup.

Temuan ini memecahkan misteri ilmiah yang sudah lama ada dan mungkin menyarankan strategi terapi potensial untuk mengobati manusia yang keracunan molekul serupa.

Alkaloid: Dari Kopi hingga Kulit Katak

Senyawa alkaloid, seperti kafein, membuat kopi, teh, dan coklat nikmat dan nikmat dikonsumsi, namun bisa berbahaya jika dikonsumsi dalam jumlah banyak. Pada manusia, hati dapat dengan aman memetabolisme sejumlah kecil senyawa ini. Katak panah beracun berukuran kecil mengonsumsi lebih banyak alkaloid beracun dalam makanannya, namun alih-alih memecah racun, mereka malah menumpuk alkaloid di kulitnya sebagai mekanisme pertahanan melawan predator.

“Sudah lama menjadi misteri bagaimana katak panah beracun dapat mengangkut alkaloid yang sangat beracun ke seluruh tubuhnya tanpa meracuni dirinya sendiri,” kata penulis utama Aurora Alvarez-Buylla, seorang mahasiswa PhD di Departemen Biologi di Universitas Stanford di California, AS. “Kami bertujuan untuk menjawab pertanyaan ini dengan mencari protein yang mungkin mengikat dan mengangkut alkaloid dengan aman dalam darah katak beracun.”

Katak panah racun Diablito, Oophaga sylvatica, berasal dari Kolombia dan Ekuador. Kredit: Marie-Therese Fischer (CC BY 4.0)

Mengungkap Rahasia Katak

Alvarez-Buylla dan rekan-rekannya menggunakan senyawa yang mirip dengan alkaloid racun katak sebagai semacam 'kail pancing molekuler' untuk menarik dan mengikat protein dalam sampel darah yang diambil dari racun katak Diablito. Senyawa mirip alkaloid ini direkayasa secara biologis agar bersinar di bawah cahaya neon, sehingga memungkinkan tim untuk melihat protein saat mereka terikat pada umpan ini.

Selanjutnya, mereka memisahkan protein untuk melihat bagaimana masing-masing protein berinteraksi dengan alkaloid dalam larutan. Mereka menemukan bahwa protein yang disebut alkaloid binding globulin (ABG) bertindak seperti 'spons racun' yang mengumpulkan alkaloid. Mereka juga mengidentifikasi bagaimana protein berikatan dengan alkaloid dengan menguji secara sistematis bagian protein mana yang diperlukan agar berhasil mengikatnya.

Implikasi Manusia dan Penelitian Masa Depan

“Cara ABG mengikat alkaloid mirip dengan cara protein yang mengangkut hormon dalam darah manusia mengikat targetnya,” jelas Alvarez-Buylla. “Penemuan ini mungkin menunjukkan bahwa protein penanganan hormon pada katak telah mengembangkan kemampuan untuk mengelola racun alkaloid.”

Para penulis mengatakan kesamaan dengan protein pengangkut hormon manusia dapat memberikan titik awal bagi para ilmuwan untuk mencoba dan merekayasa protein manusia yang dapat 'menyerap' racun. “Jika upaya ini berhasil, hal ini dapat menawarkan cara baru untuk mengobati jenis keracunan tertentu,” kata penulis senior Lauren O'Connell, Asisten Profesor di Departemen Biologi, dan anggota Wu Tsai Neurosciences Institute, di Universitas Stanford. .

“Di luar potensi relevansi medis, kami telah mencapai pemahaman molekuler tentang bagian mendasar dari biologi racun katak, yang akan penting untuk penelitian masa depan mengenai keanekaragaman hayati dan evolusi pertahanan kimia di alam,” O'Connell menyimpulkan.

Referensi: “Pengikatan dan sekuestrasi alkaloid racun katak oleh a plasma globulin” oleh Aurora Alvarez-Buylla, Marie-Therese Fischer, Maria Dolores Moya Boy, Alexandra E Rangel, Elicio E Tapia, Julia T Tanzo, H Tom Soh, Luis A Coloma, Jonathan Z Long dan Lauren A O'Connell, 19 Desember 2023, hidup.
DOI: doi:10.7554/eLife.85096

Pendanaan: National Science Foundation, New York Stem Cell Foundation, National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program, Howard Hughes Medical Institute, Fundación Alfonso Martín Escudero, Wu Tsai Human Performance Alliance.