Jad skorpiona jako nowy pestycyd?

Według nowego badania amerykańskiego, lepsze zrozumienie sposobu działania jadu skorpiona może pozwolić, w swoim czasie, na opracowanie nowych środków insektobójczych opartych na tym samym procesie, bez szkodliwego działania dla człowieka.

Skorpiony nigdy nie pozostawiają nas obojętnymi, niezależnie czy uważamy je za fascynujące czy za przerażające. Te stawonogi, kuzyni popularnych pająków, mogą być w rzeczywistości imponujące, z tymi swoimi ośmioma łapkami i ze swoimi rozmiaremi, czasami większymi nawet niż dziesięć centymetrów długości (a nawet więcej w przypadku skorpionów z palezoiku!).

Dodatkowo, co nie jest bez znaczenia, są one jeszcze wyposażone w broń, która zapewania im pewne poczucie spokoju i bezpieczeństwa w obliczu ich naturalnych wrogów, czasami o wiele większych niż one same.

Poza szczękoczułkami obdarzonymi szczypcami, ich brzuch jest wydłużony w ogon, który zakończony z kolej jest jadowitym żądłem. Jeśli więc wszystkie skorpiony syntezują jad (nie wszystkie jednak rodzaje jadu są toksyczne dla człowieka), to jednakże jad skorpiona żyjącego na pustyniach w Izraelu, tak zwanego skorpiona Death Stalker (łac. Leiurus quinquestriatus, żółty skorpion, inna angielska nazwa to również Yellow Scorpion), jest jednym z najgroźniejszych.

Skorpion ten, który pozostaje incognito dzięki swojemu piaskowemu kolorowi, daje się w rzeczywistości zauważyć przez swoje ukłucia, które prowokują gwałtowny ból i które mogą nawet spowodować śmierć osób wrażliwych ... a przede wszystkim, insektów!

W sumie, jest to potencjalny środek insektobójczy!, stwierdzili z zapałem naukowcy.

Toksyny, które dziurawią komórki

Skorpion ten sytezuje molekułę, która należy do rodziny toksyn β. Peptydy te, złożone z od 61 do 76 aminokwasów, mają tę właściwość, iż atakują system nerwowy oraz mięśniowy swojej ofiary.

Na poziomie molekularnym, naukowcy znają ich sposób działania: interferują one specyficznie z kanałami jonowymi umiejscowionymi na powierzchni komórek. Te kanały jonowe, sodowe w szczególności, są porami na poziomie błony plazmowej, które mogą być albo zamknięte, albo otwarte.

Mogą więc one pozwolić na przechodzenie jonów poprzez błonę komórkową, a konsekwencją takich przepływów jest wywołanie pobudzenia komórek (neruonów albo komórek mięśniowych).

Toksyny β wymuszają otwarcie tych kanałów, a więc bardzo silnie naruszają równowagę fizjologiczną organów dotkniętych przez jad.

Namierzyć kanały sodu u insektów

Co interesujące, niektóre toksyny skorpionów upośledzają selektywnie pewien typ kanału sodowego, z wyłączeniem innych, wyjaśnia Ke Dong, toksykolog i neurobiolog z Uniwersytetu Stanu Michigan. Celem naszego projektu na toksynach skorpionów jest zrozumienie dlaczego niektóre toksyny tych stawonogów działają na kanały sodowe insektów, ale nie na kanały sodowe u ssaków, kontynuuje wyjaśnienia amerykański uczony.

W rzeczywistości ważne jest to, aby opracować molekuły, które działają jedynie na komórki do wyeliminowania, bez działania na inne organizmy (tak jak antybiotyki, które działają jedynie na proces komórkowy bakterii).

Ke Dong oraz jego ekipa przestudiowali więc bardziej szczegółowo efekty działania jadu skorpiona na kanały sodowe u prusaka (Blattella germanica), w celu odkrycia źródła wyjątkowości jadów.

Aminokwasy wyjątkowo wrażliwe

Ukierunkowane modyfikacje genetyczne pozwalające na zastąpienie niektórych aminokwasów kanału sodowego insekta, powiązane z badaniami pobudzenia komórek przez jad skorpiona, pozwoliły badaczom na uzyskanie nowych danych, które zostały opublikowane w przeglądzie Journal of Biological Chemistry.

Badacze w ten sposób udowodnili wielkie znaczenie niektórych aminokwasów w ściśle sprecyzowanych regionach proteiny (motywy S1 i S4 regionu III podjednostki α kanału). Dane te są bardzo cenne dla świata naukowego.

Uczeniu bowiem mogą teraz pomyśleć o opracowaniu nowych molekuł o właściwościach insektobójczych, które będą działać specyficznie na te regiony proteinowe, bez żadnego działania dla człowieka. Naukowcy spodziewają się w ten sposób, iż rozwiążą problem rosnącej odporności insektów na pestycydy.