解密三指蛇毒素的进化史

全球每年约有10万人因蛇咬伤而死亡。慕尼黑工业大学(TUM)的研究人员调查了这种毒素是如何通过修改哺乳动物和其他爬行动物中也存在的基因而在50至1.2亿年前出现的。这些结果可能有助于开发更好的蛇咬伤治疗方法，并带来治疗2型糖尿病和高血压等疾病的新知识。

当毒液进入蛇咬伤受害者体内时，它会与神经和肌肉细胞上的受体结合，并中断它们之间的通讯途径。这最初会导致瘫痪，如果没有解毒剂，可能会在几分钟或几小时内导致死亡。一组研究人员研究了被称为三指毒素(3FTxs)的蛇毒的蛋白质结构在进化过程中如何变化。

三指毒素的出现

该团队与生物信息学教授BurkhardRost合作发现，随着时间的推移，Ly6基因会产生三指毒素，该基因也存在于哺乳动物和其他爬行动物中。它负责细胞的免疫反应和神经调节等各种代谢功能。该研究发表在《自然通讯》杂志上。

生物信息学研究员、该研究的第一作者伊万·科卢达罗夫博士说：“根据之前的研究推断，蛇在大约1.2亿年前就与其他蜥蜴发生了分化。现在的毒蛇与其他蛇种发生了分化。”大约5000万年前，两者都已经携带有功能的3FTx基因。这意味着Ly6基因在50-1.2亿年前发生了巨大的变化，以至于现在会产生强烈的毒性作用。”

在进化过程中，产生毒素指令的Ly6基因不断加倍。因此，毒蛇携带该基因的多个拷贝。在这些副本上，各个片段都发生了突变。结果，该基因编码的蛋白质的功能发生了根本性的变化，以至于它不再发挥其原有的功能，而是充当毒素。

各种形式的毒液

生物信息学博士生TobiasSenoner补充道：“该基因在不同蛇种中以不同方式发生突变。根据所得的蛋白质结构，我们可以区分3FTx毒素的四种形式。每一种都有特定的结构和因此对蛇的猎物的作用有所不同。”

BurkhardRost教授解释说：“在我们的研究中，我们从UniProt数据库收集了所有可用信息，该数据库提供了所有生物体和病毒的蛋白质数据。此外，我们还从国家生物技术信息中心获取了生物医学和遗传信息。我们通过人工智能的视角分析了这些数据。”

该研究的见解将有助于改善蛇咬伤受害者的治疗并带来药物开发的进展。对毒素的了解可能有助于开发治疗2型糖尿病或高血压的新方法，或者更好的止痛药。

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