¿Veneno de araña mortal como ingrediente básico de aplicaciones médicas?
El misterio de la viuda negra descifrado
La viuda negra atrapa a su presa con veneno. La picadura de la araña también puede ser mortal para los humanos. Hasta ahora no estaba claro cómo se estructura exactamente la neurotoxina ni cómo funciona en detalle. Los grupos de investigación del profesor Richard Wagner, biofísico de la Universidad Jacobs de Bremen, y del profesor Christos Gatsogiannis, del Instituto de Física Médica y Biofísica de la Universidad Westphalian Wilhelms de Münster, han descifrado ahora la estructura y función de la toxina, también con vistas a posibles aplicaciones médicas.
Imagen simbólica
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La viuda negra utiliza latrotoxinas (LaTX), un subgrupo de neurotoxinas, para inmovilizar o matar a sus víctimas. Las toxinas se acoplan a receptores específicos de la superficie de las células nerviosas y acaban provocando la liberación de neurotransmisores. Debido a la entrada constante de iones de calcio en la célula, se liberan sustancias mensajeras en grandes cantidades. El resultado son las convulsiones.
Este mecanismo distingue a las latrotoxinas de todas las demás variantes de las toxinas formadoras de poros. A pesar de los extensos estudios realizados en las últimas décadas, no estaba claro cómo se estructuran estas toxinas y por qué mecanismos ejercen sus efectos. Gracias a la criomicroscopía electrónica (crio-EM) del grupo de investigación del profesor Gatsogiannis, esto ha cambiado. Con este método tridimensional, las biomoléculas pueden ser "fotografiadas" hasta una resolución atómica.
En el proceso, los complejos proteicos se congelan en etano líquido a menos 196 grados Celsius en milisegundos en una fina capa de hielo amorfo, una forma de agua sólida. A continuación, se graban cientos de miles de imágenes que muestran diferentes vistas de la proteína, revelando así la estructura del agente nervioso. Además, el grupo de investigación del profesor Wagner consiguió aclarar en detalle los principales mecanismos moleculares de acción de las latrotoxinas con la ayuda de la electrofisiología de molécula única (técnica BLM). Sólo hay unos pocos laboratorios en todo el mundo que dispongan de los conocimientos necesarios para este método.
Utilizando estas dos técnicas -la crio-EM y la BLM- los investigadores, con la participación del Instituto Max Planck de Dortmund, lograron dilucidar la primera estructura de una latrotoxina y caracterizar sus mecanismos fisiológicos de acción. Se demostró que la toxina de araña también se inserta espontáneamente en la superficie celular, donde forma canales iónicos de liberación de calcio altamente selectivos. "La estructura general de LaTX es única y difiere de todas las toxinas conocidas hasta ahora en todos los sentidos", dijo Gatsogiannis.
Los nuevos hallazgos son fundamentales para comprender el mecanismo de acción molecular de toda la familia LaTX y preparan el terreno para posibles aplicaciones médicas, así como para el desarrollo de un antídoto eficaz. Además, la investigación sobre toxinas específicas para insectos podría abrir nuevas posibilidades para el control de plagas.
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