Majhne, a tako strupene

Ameriška raziskovalna skupina je ugotovila, da imajo nikotinski acetilholinski receptorji pri rodu žab epipedobates spremenjeno aminokislinsko zaporedje. Drugačno aminokislinsko zaporedje tem dvoživkam omogoča, da se izognejo samozastrupitvi z epibatidinom. Kljub spremenjenemu zaporedju aminikoslin pa nikotinski receptor še vedno opravlja svojo primarno nalogo vezave acetilholina.

Alkaloid epibatidin je prisoten pri rodu žab epipedobates, ki jih lahko srečamo samo v Ekvadorju. Epibatidin je izredno učinkovita spojina s protibolečinskim delovanjem in je dvestokrat močnejši od morfija. Tarča delovanja tega toksina so muskarinski in nikotinski acetilholinski receptorji.

Epibatidin se specifično veže na vezavna mesta receptorja, ki bi jih sicer zasedel živčni prenašalec, imenovan acetilholin. Acetilholinski receptorji so vključeni v prenos informacij dražljajev o bolečini, pomembni so pri gibanju in ostalih funkcijah telesa. Vezava epibatidina na muskarinski ali nikotinski acetilholinski receptor povzroči otrplost, ki ji kmalu sledi paraliza. Že nizki odmerki toksina so za organizem, ki pride v stik s toksinom, smrtni, saj paraliza povzroči zaustavitev dihalne aktivnosti. Epibatidin žabe uporabljajo za zaščito pred plenilci, lahko pa bi bil strupen tudi za njih, če se njihov receptor ne bi prilagodil.

Sprememba aminokislinskega zaporedja receptorja se je v teku evolucije strupenih žab pojavila neodvisno trikrat pri treh linijah žab. Z analizo genoma so preverili aminokislinsko sestavo receptorja pri treh različnih linijah žab. Vse tri skupine preučevanih žab so si delile eno skupno spremembo aminokislinskega zaporedja, dve od teh skupin pa sta imeli še dodatno, edinstveno spremembo.

Da bi razumeli dejanske posledice spremembe DNA zaporedja za receptor pri žabah, so raziskovalci mutirali zaporedji človeškega in žabjega acetilholinskega receptorja. Mutirana zaporedja receptorja so nato injicirali v jajčne celice nestrupene vrste žabe Xenopus. S pomočjo elektrofiziologije so spremljali odziv teh celic na epibatidin in acetilholin.

Vzorci odzivov elektrofiziologije so pokazali, da je za odpornost na epibatidin pri vseh treh linijah žab odgovorna zamenjava v DNA zaporedju za receptor. Ta prednost, ki žabam na eni strani omogoči odpornost na epibatidin, na drugi zahteva svoj davek. Ista sprememba aminokislinskega zaporedja namreč povzroči, da postane receptor manj občutljiv tudi za acetilholin, ki je njegov primarni ligand. Tu v ospredje prideta edinstveni spremembi aminokislinskega zaporedja, saj dodatni spremembi kompenzirata prvo in izboljša se delovanje receptorja. Prilagojeni receptorji tako žabe ščitijo pred lastnim strupom, s katerim se hkrati branijo pred plenilci.

Strupeno življenje ekvadorskih žab je preučevala vajenka Mojca.