研究人员确定了抵消关键响尾蛇毒液毒素的蛋白质

据估计，毒蛇每年在全世界造成12万人死亡和40万人致残，仅在美国就有大约8，000起蛇咬伤病例。

为了减轻和减轻毒蛇咬伤的严重程度，马里兰大学生物学家团队对西部小菜响尾蛇(Crotalus atrox)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。研究小组确定了一种称为胎儿-3的蛋白质，该蛋白质可抑制广谱响尾蛇毒液毒素。

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，”该研究的资深作者肖恩卡罗尔说，他是UMD杰出的大学生物学教授，也是霍华德休斯医学研究所(HHMI)科学教育副总裁。

“胎儿-3抑制了大量的毒素 - 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胎儿-3的应用范围有多广，或者是否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，使研究人员更接近创造更好的抗蛇毒血清。

自然历史之谜

根据卡罗尔的说法，该团队的研究始于一个简单而有趣的谜团，长期以来一直困扰着研究人员：毒蛇如何以及为什么对自己的毒液有抵抗力?

“这就像一场持续的三方生物军备竞赛，每一方都在创新以征服对方，”卡罗尔解释说，他也是UMD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来调整。但是蛇在与猎物的军备竞赛中也能够保护自己免受自身进化的毒液的侵害 - 我们的目标是弄清楚确切的方法。

大多数蛇毒都携带着危险的毒素，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，可防止血栓形成、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，蛇和猎物都依赖于基因组中编码的特殊蛋白质，这些蛋白质会阻碍毒液的衰弱作用。

研究人员调查了一个由五种蛋白质组成的家族，这些蛋白质通常归因于毒液抗性。出乎意料的是，蛋白质家族中只有一个成员具有大部分的毒液抵消活性——胎儿-3——结合西方小钻鱼毒液中几乎所有的毒素。它还结合并抑制了其他几种响尾蛇的毒液毒素。

在追溯了胎儿-3的进化起源后，研究人员惊讶地发现，虽然胎儿-3存在于西部菱背响尾蛇最亲近的亚洲和南美亲戚中，但来自同一家族的不同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发展了抵抗力。这一发现表明，在物种进化时间线的某个地方发生了重大的进化转变，导致抑制剂家族在整个Crotalus谱系中扩大和多样化。

有了这些新知识，该团队深入了解了生态状况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将帮助研究人员更多地了解胎儿-3和其他进化中的毒素阻断蛋白如何作为更有效的蛇咬伤治疗的成分。

“目前许多使用过时技术和抗蛇毒血清的治疗方法都有缺点，包括效力的变化或缺乏，引发副作用的杂质以及制造不一致，”该研究的主要作者Fiona Ukken说，他是UMD生物系和HHMI的客座教授专家。“但是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颖和更有效的治疗方法。