科學家在箭毒蛙體內發現了一種”毒素海綿”蛋白質，它能安全地儲存危險的生物鹼，為治療人類中毒提供了潛在的新方法。新發現的蛋白質能幫助箭毒蛙在皮膚中累積和儲存一種強效毒素，它們利用這種毒素對掠食者進行自衛。

根據12月19日發表在《生命》（eLife）雜誌上的一項研究，科學家已經確定了幫助箭毒蛙安全積聚其同名毒素的蛋白質。這項發現解開了一個長期存在的科學謎團，並可能為治療人類中毒提出潛在的治療策略。

生物鹼： 從咖啡到蛙皮

咖啡因等生物鹼化合物讓咖啡、茶和巧克力變得美味可口、令人愉悅，但大量攝取卻可能對人體有害。在人類體內，肝臟可以安全地代謝適量的這些化合物。微小的箭毒蛙從食物中攝取的生物鹼毒性要大得多，但它們不會分解這些毒素，而是將其積聚在皮膚中，以此作為抵禦天敵的一種防禦機制。

“長期以來，箭毒蛙如何在體內運輸劇毒生物鹼而不使自己中毒一直是個謎，”領銜作者、美國加利福尼亞州斯坦福大學生物系博士生奧羅拉-阿爾瓦雷斯-布伊拉（Aurora Alvarez-Buylla）說。”我們旨在透過尋找可能在毒蛙血液中結合併安全運輸生物鹼的蛋白質來回答這個問題”。

Diablito 箭毒蛙（Oophaga sylvatica）原產於哥倫比亞和厄瓜多。圖片來源：Marie-Therese Fischer (CC BY 4.0)

阿爾瓦雷斯-布依拉和她的同事利用一種類似於毒蛙生物鹼的化合物作為一種”分子釣魚鉤”，吸引並結合從迪亞布利托毒蛙血液樣本中提取的蛋白質。這種類似生物鹼的化合物經過生物工程處理，能在螢光下發光，使研究團隊能夠看到與這種誘餌結合的蛋白質。

接下來，他們將蛋白質分離出來，觀察每種蛋白質在溶液中與生物鹼的相互作用。他們發現，一種名為生物鹼結合球蛋白（ABG）的蛋白質就像一塊”毒素海綿”，可以收集生物鹼。他們也透過系統測試成功結合生物鹼需要蛋白質的哪些部分，確定了這種蛋白質是如何與生物鹼結合的。

對人類的影響與未來研究

Alvarez-Buylla解釋說：”ABG結合生物鹼的方式與人體血液中運輸激素的蛋白質結合目標的方式相似。這一發現可能表明，青蛙的激素處理蛋白已經進化出了處理生物鹼毒素的能力。”

作者說，與人類荷爾蒙轉運蛋白的相似性可以為科學家提供一個起點，讓他們嘗試用生物工程方法製造能夠’吸附’毒素的人類蛋白。資深作者、史丹佛大學生物學系助理教授、吳採神經科學研究所成員勞倫-奧康奈爾（Lauren O’Connell）說：「如果這些努力取得成功，這將為治療某些類型的中毒提供一種新方法。除了潛在的醫學意義外，我們對毒蛙生物學的一個基本部分有了分子上的了解，這對今後研究自然界中化學防禦的生物多樣性和進化非常重要。”

參考文獻：Aurora Alvarez-Buylla、Marie-Therese Fischer、Maria Dolores Moya Garzon、Alexandra E Rangel、Elicio E Tapia、Julia T Tanzo、H Tom Soh、Luis A Coloma、Jonathan Z Long 和Lauren A O’Connell撰寫的《毒蛙生物鹼與血漿球蛋白的結合與封存》，2023年12月19日，《eLife》。

DOI: doi:10.7554/eLife.85096

編譯來源：ScitechDaily