Teadlased dešifreerivad botulismi eest vastutava toksiini struktuuri

Teadlased dešifreerivad botulismi eest vastutava toksiini struktuuri
Teadlased dešifreerivad botulismi eest vastutava toksiini struktuuri
Anonim

Töö võib aidata välja töötada rekombinantset vaktsiini surmava mürgi tõkestamiseks

UPTON, NY – Clostridium botulinum bakterite toodetud toksiinid on inimkonnale teadaolevate surmavamate ainete hulgas. Allaneelatud tilk võib halvata keha, sealhulgas hingamise eest vastutavad lihased, mis põhjustab lämbumise tõttu surma. Nüüd, mis võiks olla esimene samm nende surmavate mürkide tõhusaks keelamiseks, on USA energeetikaministeeriumi Brookhaveni riikliku labori teadlased dešifreerinud ühe toksiini struktuuri ja õppinud, kuidas see seostub närvirakkudega, mida ta ründab.

"Kuna närvirakkudega seondumine on neurotoksiini mürgituse esimene samm, võib selle interaktsiooni mõistmine molekulaarsel tasandil aidata meil välja töötada vaktsiini, mis takistab toksiini kinnitumist," ütleb Brookhaveni bioloog Subramanyam Swaminathan, kes juhib uurimisrühm. Selline vaktsiin või muud toksiini molekulaarstruktuuril põhinevad terapeutilised ravimid oleksid hindamatu väärtusega inimestele, kes tarbivad botuliiniga rikutud toitu, sõjaväljal viibivatele sõduritele või teistele, kes seisavad silmitsi bioloogiliste relvade ohuga. "Te peate mõistma ennetusmeetmete leidmiseks toksilisust ja selle toimimist," ütleb Swaminathan.

Mürgi molekulaarstruktuuri dešifreerimiseks pommitavad teadlased kristalseid proove kõrge intensiivsusega röntgenikiirgusega Brookhaveni riiklikus sünkrotronvalgusallikas (NSLS), mis on üks maailma enimkasutatavatest teadusasutustest. Uurides, kuidas röntgenkiired kristalli osade tagasipõrkamisel või läbimisel difraktsiooni lähevad, töötavad teadlased tagurpidi, et rekonstrueerida molekulis olevate aatomite kuju ja paigutus.

"Ilma NSLS-i intensiivsete röntgenikiirteta oleks seda väga raske teha," ütleb Swaminathan.

Praegused uuringud hõlmasid botuliinneurotoksiini B, mis on üks seitsmest tüübist, mida toodavad Clostridium botulinum bakterid. Teadlased on varem analüüsinud botuliinneurotoksiin A struktuuri, kuid palju madalama eraldusvõimega. Praeguse analüüsi üksikasjalikkus on enneolematu.

Teadlased on analüüsinud seda osa toksiinimolekulist, mis seostub närvirakkudega, samuti seda osa, mis blokeerib aktiivselt neurotransmitterite vabanemist – keemilisi sõnumitoojaid, mida närvirakud kasutavad üksteise ja lihasrakkudega suhtlemiseks. Nüüd on vaja rohkem tööd, et mõista, kuidas toksiin liigub läbi rakumembraani. Nende sammude blokeerimiseks viiside leidmine võib potentsiaalselt peatada toksiini jälgedes.

Sellised üksikasjalikud teadmised toksiini toimemehhanismi kohta võivad lisaks vaktsiini väljatöötamise stimuleerimisele tõhustada ka toksiini kasutamist mitmetes ravirakendustes.Botuliintoksiine kasutatakse praegu mitmesuguste tahtmatute liikumishäirete raviks. Süstides väikseid koguseid toksiini kramplikesse lihastesse, mis põhjustavad näiteks näo tõmblusi, kirjanikukrampe või kogelemist, on arstid suutnud lihaseid rahustada. Ravi on siiski ajutine ja seda tuleb korrata. Toksiini struktuuri mõistmine võib nende ravimeetodite tõhusust parandada.

Praegused uuringud võivad viia ka paremate testideni toksiini esinemise kohta toiduainetes ja relvades või relvatehastes. USA energeetikaministeeriumi keemia- ja bioloogilise leviku tõkestamise programmi rahastatava uurimistöö üks otsene eesmärk on pakkuda täiustatud vahendeid toksiinide ja bioloogiliste relvade tuvastamiseks ja leviku piiramiseks.

Brookhaveni teadlased töötavad väikeste koguste puhastatud botuliintoksiiniga, mida nad ostavad Wisconsini Toiduuuringute Instituudist rangete eeskirjade alusel ja USA heakskiidul.S. Atlanta haiguste tõrje ja ennetamise keskused. Laborile on juurdepääs ainult volitatud teadlastel.

Populaarne teema