Los científicos descifran el veneno de la araña viuda negra
Simulaciones crio-EM y MD desvelan el mecanismo de la potente neurotoxina α-latrotoxina en la formación de poros de membrana permeables al calcio
La araña viuda negra es una de las especies de araña más temidas. Su veneno es un cóctel de siete toxinas diferentes que atacan el sistema nervioso. Las llamadas latrotoxinas paralizan específicamente a insectos y crustáceos, pero una de ellas, la α-latrotoxina, ataca a los vertebrados y también es venenosa para los humanos. Interfiere en la transmisión de señales en el sistema nervioso. En cuanto la α-latrotoxina se une a los receptores específicos de las sinapsis -los contactos entre las células nerviosas o entre las células nerviosas y los músculos-, los iones de calcio fluyen sin control hacia las membranas presinápticas de las células señalizadoras. Esto induce la liberación de neurotransmisores, desencadenando fuertes contracciones musculares y espasmos. A pesar de la aparente simplicidad de este proceso, hay un mecanismo muy complejo detrás de él. Científicos de la Universidad de Münster han descifrado la estructura de la α-latrotoxina antes y después de la inserción en la membrana con una resolución casi atómica.
Para comprender mejor el mecanismo de entrada del calcio en la membrana presináptica, los expertos del Centro de Nanociencia Blanda de la Universidad de Münster, dirigidos por el profesor Christos Gatsogiannis (Instituto de Física Médica y Biofísica) y el profesor Andreas Heuer (Instituto de Química Física), utilizaron criomicroscopía electrónica de alto rendimiento (crioEM) y simulaciones informáticas de dinámica molecular (DM). Demostraron que la toxina sufre una notable transformación cuando se une al receptor. Parte de la molécula tóxica forma un tallo que penetra en la membrana celular como una jeringuilla. Como característica especial, este tallo forma un pequeño poro en la membrana que funciona como un canal de calcio. Las simulaciones por DM revelaron que los iones de calcio pueden entrar en la célula a través de una puerta selectiva situada en el lado directamente superior al poro.
Gracias a estos resultados, los investigadores comprenden ahora mejor cómo funciona la α-latrotoxina. "La toxina imita la función de los canales de calcio de la membrana presináptica de forma muy compleja", explica Christos Gatsogiannis. "Por tanto, difiere en todos los aspectos de todas las toxinas conocidas hasta ahora". Los nuevos hallazgos abren un amplio abanico de aplicaciones potenciales; las latrotoxinas tienen un considerable potencial biotecnológico, incluido el desarrollo de antídotos mejorados, tratamientos para la parálisis y nuevos biopesticidas.
Los resultados de la investigación acaban de publicarse en la revista Nature Communications. En trabajos anteriores, el grupo de investigación dirigido por Christos Gatsogiannis ya había descifrado la estructura de las latrotoxinas específicas de insectos en el veneno de la araña viuda negra antes de insertarse en la membrana.
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