Ученые синтезировали самый сильный природный яд
170 миллиграмм — это нечто среднее между массой алмазов в один карат и количеством кофеина в энергетическом напитке. Нет так уж много, правда? Именно такое количество батрахотоксина (БТК) осталось в мире в настоящий момент. Это вещество, обнаруженное в кожном секрете Ужасного листолаза (Phyllobates terribilis, очаровательной тропической лягушки), обладает настолько мощными токсичными свойствами, что всего одного миллиграмма достаточно, чтобы убить от 10 до 20 человек. Уникальное строение молекул делает БТК перспективным сырьем для лекарственных средств, но тот факт, что сам листолаз находится под угрозой исчезновения, означает ощутимое затруднение любых исследований. К тому же, лягушки производят БТК исключительно благодаря рациону питания, который они получают в естественной среде обитания, так что культивировать их в лабораториях и фермах попросту бесполезно — выделить токсин из их секрета не выйдет.
К счастью, команда исследователей разработала способ синтезировать токсин, а также его энантиомер, зеркально отраженную версию молекулы. БТК является мощным нейротоксином, открывающим потенциалзависимые ионные каналы натрия. Когда эти каналы функционируют должным образом, то именно благодаря им осуществляется передача электрических сигналов от нервной системе к мышечной. Это дает нам возможность дышать, ходить, осуществлять циркуляцию крови и поддерживает работу прочих физиологических механизмов. Однако когда БТК воздействует на натриевые каналы, они больше не могут закрываться и остаются в открытом положении. Это приводит к тому, что мышцы человека спазматически напрягаются и не могут расслабиться. Это же касается и сердечной мышцы, так что попытка лизнуть симпатичную лягушку приведет к тому, что вы моментально отправитесь на тот свет.
Природа — самый талантливый инженер-биохимик. Благодаря эволюции, лягушки обладают таким мощным оружием, каким не может похвастаться даже современная наука. БТК связывается с натриевыми каналами намного лучше, чем подавляющее большинство синтезированных химических веществ. Одним из классов препаратов, которые работают по аналогичной схеме, являются местные анестетики. Мэтт Логан, научный сотрудник биофармацевтической компании Gilead Sciences, является ведущим автором нового исследования. Он утверждает, что изучение БТК поможет разработать намного более эффективные препараты для местной анестезии. Речь идет о том, чтобы вычислить, по какому именно принципу токсин избирательно блокирует нервную систему и как ему удается делать это настолько эффективно.
Первоначальной целью исследования, впрочем, были не анестезирующие препараты, а получение синтетической версии природной молекулы БТК. Но ученым удалось продвинуться гораздо дальше: они не только создали синтетический аналог токсина, но также и его энантиомер, зеркально отраженную молекулу. Так как токсины со временем развиваются, чтобы эффективнее и более селективно связываться с нервной системой животных, а потому они были уверены, что энантиомер не возымеет никакого эффекта. Но они ошибались: несмотря на буквально противоположное строение, энантиомер обладал весьма схожей активностью, но вот механизм реализации токсического эффекта был совершенно иным. Надо ли говорить, что это открытие озадачило ученых?
В целом прогнозы исследователей более чем оптимистичные. Теперь им не нужно беспокоить вымирающий вид ради того, чтобы получать необходимое вещество, к тому же им еще только предстоит узнать о том, как на самом деле осуществляется селективное взаимодействие обоих молекул с ионными каналами.