昆明动物所等揭示蜈蚣捕食巨大猎物策略及发展抗蜈蚣中毒手段

昆明动物研究所 杨仕隆、赖仞 2018-01-23

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  蜈蚣快速捕食昆明小鼠(Centipede rapidly subdues Kunming mouse)

  蜈蚣为肉食性产毒动物,广泛分布在除南极洲外各大洲陆地,其化石记录可以追溯到4.2亿年前。在长期的进化适应进程中,蜈蚣优化其毒液来进行捕食、防御等生命活动。蜈蚣可以捕食小型哺乳动物、啮齿类动物、两栖爬行类动物等远大于自身体重的猎物。另外,被蜈蚣叮咬后的患者会出现疼痛、水肿、发炎、坏死和皮下出血,严重者有高血压、心肌缺血、呼吸衰竭、昏迷和痉挛等临床症状,甚至导致死亡。科研人员前期的工作解析了蜈蚣毒液的复杂成分(Mol Cell Proteomics 2012; J Proteomics 2015; Toxins 2015);探究了蜈蚣毒液引发疼痛的原因(Nat Commun 2015),并且在毒液中发现具有药用潜力的活性多肽(Proc Natl Acad Sci USA 2013),但是蜈蚣“以小博大”征服巨大猎物的分子机制仍然是一个谜。 

  近日,由中国科学院昆明动物研究所赖仞课题组牵头的研究团队发现,金头蜈蚣 (Scolopendra subspinipes mutilans)可以在30秒钟内快速制服并捕食比自己体重大30倍以上的猎物。这一惊人的捕食效率是由于蜈蚣毒液中含有钾离子通道KCNQ抑制剂毒素SsTx。SsTx通过阻断KCNQ导致猎物大脑、肺及心脏功能障碍,从而高效捕食猎物。蜈蚣咬伤能够导致心肌衰竭甚至偶有死亡病例。该团队基于蜈蚣捕食巨大猎物的分子策略,利用临床药物瑞替加滨(Retigabine)治疗蜈蚣中毒导致的心肌衰竭在疾病动物模型上取得良好效果,为该类疾病提供了治疗手段。该研究成果以Centipedes subdue giant prey by blocking KCNQ channels为题,于年1月22日在线发表在Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)上,并受到Science、Science Magazine、新华社、Washington PostGerman Press Agency dpa、加拿大Daily Planet、英国Chemistry World等多家学术期刊及国内外媒体的重点关注与报道。 

  昆明动物所研究员赖仞、博士杨仕隆、研究员周鸣(同为贝勒医学院教授)、中国科学技术大学教授田长麟为共同通讯作者;昆明动物所博士研究生罗雷、李博文、华中科技大学博士汪盛、中国科技大学博士吴芳明为共同第一作者;浙江大学教授梁平也对该研究提供了重要支持。

  该研究得到国家自然科学基金委、中科院、云南省和中非中心的支持。 

  全文链接:http://www.pnas.org/content/early/2018/01/12/1714760115.full.pdf 

   

  A) Image of a S. subspinipes mutilans preying on a Kunming mouse. B) Molecular docking of SsTx onto KCNQ4. The side chains of 12R/13K in SsTx and D266/D288 in KCNQ4 are shown. (C) Representative vascular contractility of thoracic aorta when challenged sequentially with 5 μM SsTx and 40 μM RTG.