Фланелевые моли получили ген яда своих гусениц от бактерий

Мегалопигиды, или фланелевые моли (Megalopygidae) — семейство чешуекрылых из надсемейства Zygaenoidea. Гусеницы некоторых представителей этого семейства, а именно Megalopyge opercularis и Megalopyge crispata, ядовиты. Под их кутикулой залегают секреторные клетки, продуцирующие компоненты яда — порообразующий агент и ядовитые пептиды. Яд попадает в каналы, а оттуда в ядовитые шипы на теле гусеницы, при соприкосновении с которыми у млекопитающих возникает сильная боль из-за повреждения мембран сенсорных нейронов. Некоторые пациенты описывают эту боль как «худшую из когда-либо испытанных»; она может сопровождаться тахикардией, тошнотой, головной болью и болью в груди. Авторы новой статьи, опубликованной в PNAS, показали, что порообразующий компонент яда гусениц мегалопиг был приобретен в ходе горизонтального переноса генов от бактерий.

Ученые детально исследовали устройство ядовитого аппарата гусениц и установили, что он имеет уникальное строение. С помощью протеомики яда и транскриптомного анализа секреторных клеток, было установлено, что в яде гусениц есть как пептиды массой менее 10 кДа, так и белки массой более 10 кДа. В частности, 12 родственных белков массой от 29 до 32 кДа по аминокислотной последовательности очень сходны с бактериальными порообразующими токсинами семейства аэролизинов, поэтому авторы предложили назвать яды гусениц «мегализинами». Также в составе яда гусениц есть белки, родственные компонентам яда перепончатокрылых, в частности, два обогащенных цистеином секреторных белка и гиалуронидаза. Состав яда Megalopyge существенно отличается от яда гусениц слизневидок (Limacodidae), хотя семейства Limacodidae и Megalopygidae находятся в близком родстве в рамках надсемейства Zygaenoidea.

На мышах было продемонстрировано, что мегализины образуют поры в мембранах сенсорных нейронов, через которые в них поступают ионы кальция. Нагрев до 60 °С или обработка органическим растворителем ацетонитрилом денатурирует крупные белки, оставляя пептиды интактными. Авторы убедились, что яд после нагрева или контакта с растворителем не активирует нейроны в культуре. Аналогичным образом, яд, обработанный ацетонитрилом, не вызвал боли и отека при инъекции в лапку мыши. Это подтверждает, что важную роль в действии яда играют крупные белки. Таким образом, главный компонент, вызывающий боль при воздействии яда гусениц Megalopyge, — порообразующий белок.

Авторы работы предсказали третичные структуры мегализинов, и они полностью согласуются с их функциями как порообразующих белков. Более того, яд Megalopyge действует не только на млекопитающих, но и на насекомых, как показали опыты с дрозофилами.

Мегализины относятся к числу аэролизиноподобных белков, которые были выявлены у бактерий, грибов, бактерий и животных. Аэролизиноподобные белки обнаружены также у неядовитых чешуекрылых. Однако детальный филогенетический анализ показал, что мегализины кодируются генами, которые были приобретены от бактерий путем горизонтального переноса.

Яды животных — важные источники новых молекул, которые находят применение в медицине или фундаментальных исследованиях. Яды змей и паукообразных активно изучаются, но о ядах насекомых известно сравнительно мало. Новая работа подчеркивает перспективность исследований в этом направлении.