Ключевое открытие было сделано путем расшифровки структуры на атомном уровне одной формы токсина, связанной с ассоциированным белком. Чтобы определить эти структуры, ученые изучили кристаллизованные образцы связанного токсина с помощью рентгеновских лучей в Национальном источнике синхротронного света в Брукхейвене (NSLS https: // www.млрд.gov / ps / nsls30 /), учреждение для пользователей Управления науки Министерства энергетики США и электронная микроскопия.
Хотя существует семь различных типов ботулотоксина, все они выделяются бактериями Clostridium botulinum в виде комплекса токсина плюс по крайней мере один такой связанный белок. Когда люди едят зараженную пищу, комплекс токсин / связанный белок остается вместе в пищеварительной системе, но расщепляется, чтобы высвободить токсин, когда он попадает в кровоток, где он продолжает отключать нервные клетки, вызывая паралич и смерть.
«Мы хотели знать, как защищен токсин, как комплекс остается вместе в жесткой кислой среде желудочно-кишечного тракта человека и как токсин выходит из желудочно-кишечного тракта и попадает в кровоток», – сказал Брукхейвен. Лабораторный биолог Субраманьям Сваминатан, ведущий автор статьи.
Структуры в атомном масштабе раскрывают подробный механизм того, как комплекс токсин / ассоциированный белок собирается и остается неповрежденным в кислых условиях, а также как он диссоциирует, когда попадает в условия нейтрального pH крови.
«Когда pH меняется на нейтральный, некоторые кислые аминокислоты на границе раздела между двумя белками – токсином и связанным белком – становятся отрицательно заряженными. Отталкивание между отрицательными зарядами вызывает разделение токсина и связанного с ним белка, что приводит к растворению комплекса и появлению активного токсина », – сказал Сваминатан.
Структуры также показали сильное сходство с одним из комплексов, образованных другим нейротоксином ботулина, что позволяет предположить, что могут быть общие элементы для всех семи разновидностей на сложной стадии.
«Активные версии токсинов имеют совершенно разные структуры», – сказал Сваминатан. "Таким образом, обнаружение каких-либо сходств среди семи разновидностей может помочь упростить поиск стратегий борьбы с токсином."
По словам ученых, одним из многообещающих подходов было бы использование собственной системы маскировки токсина для разработки вакцин или лекарств. Например, маскирующие белки могут использоваться для доставки неактивных форм токсина, которые могут запускать защитный иммунный ответ в кровотоке – другими словами, легко вводимая пероральная вакцина.
Белки маскировки могут даже доставить лекарство, которое выведет токсин из строя до того, как он проявит свои смертельные эффекты.
Это могло бы стать противоядием от смертельного токсина, лечение которого в настоящее время ограничено.
Новые методы лечения, безусловно, помогут уменьшить опасения домашних консервных предприятий, не говоря уже о тех, кто обеспокоен тем, что нейротоксин ботулина может быть использован в качестве оружия биотеррора.