kenapa kodok (katak) tidak keracunan dengan racun sendiri

Fakta tentang racun kodok

Kodok racun fantasmal, Epipedobates anthonyi, merupakan berasal dari epibatidin, ditemukan oleh John Daly pada tahun 1974. dan nama racun tersebut memasukkannya ke dalam genus epibatidine. Epibatidine belum ditemukan pada binatang di luar Ekuador yang merupakan tempat hidup kodok ini. yang diusulkan untuk menjadi arthropoda, tetap tidak diketahui. Kodok ini ditangkap di perkebunan pisang di provinsi Azuay di Ekuador selatan pada Agustus 2017.

Jangan biarkan penampilan mereka membodohi Anda: Berukuran rata-rata, bergerak gerak dengan warna-warna cerah dan licin, katak racun sebenarnya menyimpan beberapa neurotoxin yang paling ampuh yang kita kenal. Dengan sebuah makalah baru yang diterbitkan dalam jurnal Science , para ilmuwan selangkah lebih dekat untuk memecahkan goresan kepala terkait - bagaimana katak-katak ini mencegah keracunan? Dan jawabannya memiliki konsekuensi potensial untuk melawan rasa sakit dan kecanduan.

Penelitian baru, yang dipimpin oleh para ilmuwan di The University of Texas di Austin, menjawab pertanyaan ini untuk subkelompok katak racun yang menggunakan racun epibatidin. Untuk mencegah predator memakannya, kodok menggunakan toksin, yang mengikat reseptor pada sistem saraf hewan dan dapat menyebabkan hipertensi, kejang, dan bahkan kematian. Para periset menemukan bahwa mutasi genetik kecil pada katak - perubahan hanya pada tiga dari 2.500 asam amino yang membentuk reseptor - mencegah toksin beraksi pada reseptor kodok sendiri, membuatnya tahan terhadap efek mematikannya. Tidak hanya itu, namun justru perubahan yang sama muncul secara independen tiga kali dalam evolusi katak ini.

"Menjadi racun bisa menjadi hal yang baik untuk kelangsungan hidup Anda - ini memberi Anda keunggulan dibanding predator," kata Rebecca Tarvin, seorang peneliti postdoctoral di UT Austin dan seorang penulis pertama di koran tersebut. "Jadi mengapa tidak lebih banyak hewan beracun? Pekerjaan kami menunjukkan bahwa kendala besar adalah apakah organisme dapat mengembangkan ketahanan terhadap toksin mereka sendiri. Kami menemukan bahwa evolusi telah mencapai perubahan yang sama persis dalam tiga kelompok katak yang berbeda, dan bahwa, untuk saya, sangat cantik. "

Ada ratusan spesies katak beracun, yang masing-masing menggunakan lusinan neurotoksin yang berbeda. Tarvin adalah bagian dari tim peneliti, termasuk profesor David Cannatella dan Harold Zakon di Departemen Biologi Integratif, yang telah mempelajari bagaimana katak ini berevolusi beracun.

Selama beberapa dekade, peneliti medis telah mengetahui bahwa toksin ini, epibatidine, juga dapat bertindak sebagai obat penghilang rasa sakit yang tidak menentu. Mereka telah mengembangkan ratusan senyawa dari racun katak, termasuk yang maju dalam proses pengembangan obat ke percobaan manusia sebelum dikesampingkan karena efek samping lainnya.

Penelitian baru - yang menunjukkan bagaimana beberapa katak racun berevolusi untuk memblokir racun sambil mempertahankan penggunaan reseptor yang dibutuhkan otak - memberi ilmuwan informasi tentang epibatidin yang pada akhirnya dapat membantu dalam merancang obat-obatan seperti penghilang rasa sakit baru atau obat-obatan untuk melawan kecanduan nikotin.

"Setiap sedikit informasi yang dapat kami kumpulkan mengenai bagaimana reseptor ini berinteraksi dengan obat-obatan membuat kita selangkah lebih dekat untuk merancang obat yang lebih baik," kata Cecilia Borghese, rekan penulis pertama dari makalah ini dan rekan peneliti di Wagoner Center universitas tersebut Penelitian Alkohol dan Kecanduan.

Kunci nya bagaimana mengubah racun

Reseptor adalah sejenis protein di bagian luar sel yang mentransmisikan sinyal antara luar dan bagian dalam. Reseptor seperti kunci yang tetap tertutup sampai mereka menemukan kunci yang benar. Ketika sebuah molekul dengan bentuk yang tepat muncul, reseptor akan diaktifkan dan mengirimkan sinyal.

Reseptor yang dipelajari oleh Tarvin dan rekan-rekannya mengirimkan sinyal dalam proses seperti pembelajaran dan ingatan, namun biasanya hanya bila senyawa yang merupakan "kunci" sehat bersentuhan dengannya. Sayangnya untuk predator kodok, racun epibatidine juga bekerja, seperti kunci kerangka yang kuat, pada reseptor, sel pembajakan dan memicu ledakan aktivitas yang berbahaya.

Para periset menemukan bahwa katak racun yang menggunakan epibatidine telah mengembangkan mutasi genetik kecil yang mencegah toksin untuk mengikat reseptornya. Dalam arti tertentu, mereka telah memblokir kunci kerangka. Mereka juga telah berhasil, melalui evolusi, untuk mempertahankan jalan bagi kunci sebenarnya untuk terus bekerja, berkat mutasi genetik kedua. Di katak, kunci menjadi lebih selektif.

Pertarungan Penyakit

Cara kunci tersebut mengubah cara baru yang mungkin untuk mengembangkan obat untuk melawan penyakit manusia.

Para periset menemukan bahwa perubahan yang memberi resistensi katak terhadap toksin tanpa mengubah fungsi sehat terjadi pada bagian reseptor yang mendekati, namun bahkan tidak menyentuh epibatidine. Borghese dan Wiebke Sachs, seorang siswa yang berkunjung, mempelajari fungsi reseptor manusia dan katak di lab Adron Harris, seorang penulis lain di koran dan direktur asosiasi Wagoner Center.

"Hal yang paling menggairahkan adalah bagaimana asam amino ini yang bahkan tidak berhubungan langsung dengan obat tersebut dapat memodifikasi fungsi reseptor dengan cara yang tepat," kata Borghese. Senyawa yang sehat, lanjutnya, "terus bekerja seperti biasa, tidak ada masalah sama sekali, dan sekarang reseptornya resisten terhadap epibatidine, itu untuk saya sangat menarik."

Memahami bagaimana perubahan kecil tersebut mempengaruhi perilaku reseptor yang bisa dimanfaatkan oleh para ilmuwan yang mencoba merancang obat yang bekerja dengannya. Karena reseptor yang sama pada manusia juga terlibat dalam kecanduan rasa sakit dan nikotin, penelitian ini mungkin menyarankan cara untuk mengembangkan obat baru untuk memblokir rasa sakit atau membantu perokok menghentikan kebiasaan tersebut.

Melacak Evolusi

Bekerja dengan pasangan di Ekuador, para peneliti mengumpulkan sampel jaringan dari 28 spesies katak - termasuk yang menggunakan epibatidine, yang menggunakan racun lain dan yang tidak beracun. Tarvin dan mendengar rekan-rekannya Juan C. Santos dari St. John's University dan Lauren O'Connell dari Stanford University mengurutkan gen yang mengkodekan reseptor tertentu di setiap spesies. Dia kemudian membandingkan perbedaan halus untuk membangun pohon evolusioner yang mewakili bagaimana gen tersebut berevolusi.

Ini merupakan kali kedua Cannatella, Zakon, Tarvin dan Santos berperan dalam menemukan mekanisme yang mencegah katak untuk meracuni dirinya sendiri. Pada bulan Januari 2016, tim tersebut mengidentifikasi serangkaian mutasi genetik yang mereka sarankan untuk melindungi subkelompok kodok racun lainnya dari neurotoksin yang berbeda, yaitu batrachotoxin. Penelitian yang diterbitkan bulan ini dibangun berdasarkan temuan dan penelitian mereka oleh para peneliti dari Universitas Negeri New York di Albany, yang mengkonfirmasikan bahwa salah satu mutasi UT Austin yang diusulkan melindungi seperangkat racun katak dari toksin.

sumber

Tweet

Sign up here with your email address to receive updates from this blog in your inbox.