神秘的蛋白质：保护毒镖蛙免受自身毒素的侵害

　　科学家在毒镖蛙体内发现了一种“毒素海绵”蛋白质，这种蛋白质可以安全地储存危险的生物碱，为治疗人类中毒提供了潜在的新方法。

　　

一种新发现的蛋白质有助于毒镖蛙在皮肤中积累和储存一种强大的毒素，它们用这种毒素来防御捕食者。

根据12月19日发表在《eLife》杂志上的一项研究，科学家们已经发现了一种蛋白质，这种蛋白质可以帮助毒镖蛙安全地积累毒素。

这一发现解决了一个长期存在的科学谜团，并可能为治疗被类似分子中毒的人类提供潜在的治疗策略。

生物碱:从咖啡到青蛙皮

生物碱化合物，如咖啡因，使咖啡、茶和巧克力美味可口，但大量摄入是有害的。在人类中，肝脏可以安全地代谢适量的这些化合物。微小的毒镖蛙在它们的饮食中消耗更多的有毒生物碱，但它们不是将毒素分解，而是将毒素积累在皮肤中，作为对抗捕食者的防御机制。

该研究的主要作者、美国加州斯坦福大学生物系博士生Aurora Alvarez-Buylla说:“毒镖蛙如何在体内运输剧毒生物碱而不毒害自己，长期以来一直是个谜。”“我们的目标是通过寻找可能结合并安全运输毒蛙血液中的生物碱的蛋白质来回答这个问题。”

Diablito毒镖蛙，Oophaga sylvatica，原产于哥伦比亚和厄瓜多尔。来源:Marie-Therese Fischer (CC BY 4.0)

揭开青蛙的秘密

Alvarez-Buylla和她的同事使用一种类似于毒蛙生物碱的化合物作为一种“分子鱼钩”来吸引和结合从Diablito毒蛙身上提取的血液样本中的蛋白质。这种生物碱样化合物经过生物工程改造，在荧光灯下发光，使研究小组能够看到蛋白质与诱饵结合的情况。

接下来，他们分离蛋白质，观察每一种蛋白质如何与溶液中的生物碱相互作用。他们发现一种叫做生物碱结合球蛋白(ABG)的蛋白质就像一个“毒素海绵”，可以收集生物碱。他们还通过系统地测试蛋白质的哪些部分需要成功地与生物碱结合，确定了蛋白质是如何与生物碱结合的。

人类的影响和未来的研究

Alvarez-Buylla解释说:“ABG结合生物碱的方式与人类血液中运输激素的蛋白质结合目标的方式相似。”“这一发现可能表明，青蛙的激素处理蛋白质已经进化出了控制生物碱毒素的能力。”

研究报告的作者说，这种蛋白质与人类激素运输蛋白质的相似之处，可以为科学家们提供一个起点，让他们尝试对人类蛋白质进行生物工程改造，使其能够“吸收”毒素。“如果这些努力取得成功，这可能为治疗某些类型的中毒提供一种新的方法，”资深作者劳伦·奥康奈尔说，她是斯坦福大学生物系助理教授，也是吴蔡神经科学研究所的成员。

奥康奈尔总结道:“除了潜在的医学意义之外，我们已经对毒蛙生物学的基本部分进行了分子理解，这对未来研究自然中生物多样性和进化的化学防御非常重要。”