2019-09-02 來源：科技日報

生物毒素是產(chǎn)毒動物捕食獵物、防御掠食者、應對競爭所使用的高效生化武器。記者9月1日從中國科學院昆明動物研究所獲悉，該所賴仞研究組與國內(nèi)外研究者合作，以蝎子參與食物鏈結構的形成與演變?yōu)檠芯糠妒?，從分子水平揭示了食物鏈?nèi)在分子博弈的現(xiàn)象和規(guī)律，闡明了生物毒素對食物鏈結構和捕食關系產(chǎn)生的重要影響。

　　昆明動物研究所楊仕隆研究員介紹，生物毒素是產(chǎn)毒動物的一大進化創(chuàng)新，產(chǎn)毒動物的出現(xiàn)對食物鏈的結構產(chǎn)生了影響，產(chǎn)毒動物通過利用這些生化武器“以小博大”，常常在食物鏈中處于高級消費者的地位。在產(chǎn)毒動物存在的食物鏈中，生物毒素通過與響應受體的博弈實現(xiàn)共同進化，而博弈的結果直接決定了食物鏈的結構。

　　昆明動物研究所和圣路易斯華盛頓大學、浙江大學的研究人員合作，以一種蝎毒為代表，概括性地描述了α毒素與昆蟲或小型哺乳動物等受體肌肉鈉通道的高度親和力。借助嵌合體構建、單分子熒光標記、分子互作結構模擬等技術，他們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生這種高親和力的原因是毒素和鈉通道可以形成兩對分子間作用力；同時，毒素可以與細胞膜結合，進一步加強了毒素和鈉通道相互作用的效率。毒素還阻滯了相應結構膜電位變化時的運動，進而阻斷了其快失活門控，產(chǎn)生持續(xù)開放的現(xiàn)象。這個精巧的“蛋白-蛋白”相互作用，極大地影響了食物鏈的結構，使蝎子成為威脅從昆蟲綱到哺乳綱動物的“狠角色”。

　　研究人員還發(fā)現(xiàn)，一些兩棲類食蝎動物在食物鏈中處于比蝎子更高等的捕食地位，它們高度耐受蝎毒，在捕食蝎子的過程中不會“中毒”?；谏鲜龅姆肿酉嗷プ饔迷?，研究人員揭示了食蝎蛙類自身鈉通道關鍵殘基的突變，使α毒素無法與其結合并發(fā)揮作用。受體的進化賦予食蝎蛙類抵御蝎毒的能力，巧妙化解了蝎子的生化武器。

　　這項研究闡明了類似“毒素-受體”共同進化和相互博弈的機制，提示了動態(tài)變化構成了產(chǎn)毒動物食物鏈演化的最基本元素。研究成果在線發(fā)表在英文期刊《國家科學評論》上。

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蝎子咋成了“狠角色”？食物鏈暗藏“蛋白質博弈”

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