研究人员鉴定出可抵消关键响尾蛇毒液毒素的蛋白质

据估计，每年全世界有120,000人死于毒蛇，400,000人伤残，仅在美国就有大约8,000起毒蛇咬伤病例。

为了减少和减轻毒蛇咬伤的严重程度，马里兰大学的一个生物学家团队对西部菱纹斑纹响尾蛇(Crotalusatrox)的基因组进行了调查，该物种的基因组中编码的毒液毒素比任何其他已知的响尾蛇都多。该团队确定了一种名为FETUA-3的蛋白质，它可以抑制广谱的响尾蛇毒液毒素。

该团队的研究结果发表在美国国家科学院院刊上，对改进蛇咬伤治疗的发展具有显着意义。

“一个好的蛇咬伤治疗需要能够抵消不止一种蛇的毒液，”该研究的资深作者，UMD杰出大学生物学教授，霍华德休斯医学科学教育副总裁SeanCarroll说。研究所(HHMI)。

“FETUA-3抑制了大量毒素——超过20种——我们检测到甚至结合并抑制了我们测试的其他几种响尾蛇的毒液毒素。我们需要更多地了解FETUA-3的应用范围或者如果它需要一些额外的修补，但知道这种蛋白质可以中和一整类毒素，使研究人员更接近于创造更好的抗蛇毒血清。”

自然历史之谜

Carroll表示，该团队的研究始于一个简单而有趣的谜团，这个谜团长期以来一直困扰着研究人员：毒蛇如何以及为什么能够抵抗自己的毒液?

“这就像一场持续不断的三方生物军备竞赛，每一方都在不断创新以征服对方，”卡罗尔解释说，他也是马里兰大学的安德鲁和玛丽巴洛以及尼古拉斯和苏珊西蒙捐赠主席。

“为了在毒蛇咬伤中幸存下来，猎物必须进化出对毒液的抵抗力。如果猎物变得有点抵抗力，那么蛇就必须用更好的毒液进行调整。但是蛇也能够保护自己免受自己进化的毒液的伤害在他们与猎物的军备竞赛中——我们的目标是弄清楚究竟是怎么回事。”

大多数蛇毒都带有大量危险毒素，有助于麻痹、杀死和消化猎物。响尾蛇毒液的核心成分之一是一类称为金属蛋白酶的分子，它可以防止血凝块形成、分解组织并最终导致出血。为了保护自己免受这些毒素的侵害，蛇和它们的猎物都依赖于在它们的基因组中编码的特殊蛋白质，这些蛋白质可以阻止毒液的破坏作用。

研究人员调查了通常归因于毒液抗性的五种蛋白质家族。出乎意料的是，该蛋白质家族中只有一个成员具有大部分的毒液中和活性——FETUA-3——几乎结合了西部小菜蛾毒液中的所有毒素。它还结合并抑制其他几种响尾蛇的毒液毒素。

在追溯FETUA-3的进化起源后，研究人员惊讶地发现，虽然FETUA-3存在于西部菱纹斑纹响尾蛇最亲近的亚洲和南美近亲中，但来自同一家族的另一种蛋白质负责保护它们免受毒液毒素的侵害.

换句话说，响尾蛇通过两个独立的遗传事件产生了抵抗力。这一发现表明，在物种进化时间轴的某个地方发生了一次重大的进化转变，导致抑制剂家族在响尾蛇谱系中扩展和多样化。

凭借这一新知识，该团队深入了解了生态环境如何推动响尾蛇及其猎物等动物的创新和“军备竞赛”。他们希望他们的发现能够帮助研究人员更多地了解FETUA-3和其他进化的毒素阻断蛋白如何作为更有效的毒蛇咬伤治疗的成分。

“许多目前使用过时技术和抗蛇毒血清的治疗方法都有缺点，包括效力变化或缺乏效力、引发副作用的杂质以及制造不一致，”该研究的主要作者、UMD生物系客座教授专家FionaUkken说。和HHMI。“但通过提高我们对毒液抑制分子基础的理解，我们可以帮助创造新的和更有效的治疗方法。”