スタンフォード大学とその同僚の研究者らは、毒矢カエルが毒素を安全に蓄積できるようにするためのタンパク質を特定しました。この発見は、長年の科学的な謎を解明し、同様の分子で中毒された人を治療するための潜在的な治療戦略を示唆しているかもしれません。カフェインなどのアルカロイド化合物は、コーヒー、紅茶、チョコレートを美味しく、楽しく消費させますが、大量に摂取すると有害になる可能性があります。人間では、肝臓はこれらの化合物の適度な量を安全に代謝することができます。しかし、小さな毒矢カエルは、自分たちの食事ではるかに多くの毒性アルカロイドを消費しますが、これらの毒素を分解する代わりに、捕食者に対する防御機構として皮膚に蓄積します。
「毒矢カエルが自分自身を中毒させることなく体内で高毒性アルカロイドを運搬できる方法は長い間謎でした。私たちはこの質問に答えるために、毒矢カエルの血液中でアルカロイドを結合して安全に運搬する可能性のあるタンパク質を探すことを目指しました。」と、アメリカ、カリフォルニア州にあるスタンフォード大学の生物学部のオーロラ・アルバレス・ブジャ博士（Aurora Alvarez-Buylla, PhD）は述べています。
アルバレス・ブジャ博士と彼女の同僚たちは、ディアブリト毒矢カエルから採取した血液サンプル中のタンパク質を引き付けて結合させるための一種の「分子釣り針」として、毒矢カエルのアルカロイドに似た化合物を使用しました。アルカロイド様化合物は、蛍光光の下で発光するように生物工学的に改変され、チームがこのおとりに結合するタンパク質を見ることができるようになりました。
次に、彼らは各タンパク質が溶液中のアルカロイドとどのように相互作用するかを見るために、タンパク質を分離しました。彼らは、アルカロイド結合グロブリン（ABG）と呼ばれるタンパク質がアルカロイドを集める「毒素スポンジ」として機能することを発見しました。また、タンパク質がアルカロイドに結合する方法を、タンパク質のどの部分が成功裏にそれを結合するために必要かを系統的にテストすることで特定しました。
「ABGがアルカロイドに結合する方法は、人間の血液中でホルモンを運搬するタンパク質がその標的に結合する方法に似ています。この発見は、カエルのホルモン処理タンパク質がアルカロイド毒素を管理する能力を進化させたことを示唆しています。」とアルバレス・ブジャ博士は説明します。
著者らは、人間のホルモン輸送タンパク質との類似性が、研究者らが毒素を「吸収する」ことができる人間のタンパク質を生物工学的に試みるための出発点を提供するかもしれないと述べています。
「もしそのような努力が成功すれば、これは特定の種類の中毒を治療する新しい方法を提供するかもしれません」と、スタンフォード大学の生物学部の助教授であり、Wu Tsai神経科学研究所のメンバーでもあるローレン・オコーネル博士（Lauren O’Connell, PhD）は言います。
「潜在的な医療関連性を超えて、私たちは毒矢カエルの生物学の基本的な部分についての分子的理解を達成しました。これは、自然界の化学防御の生物多様性と進化に関する将来の研究にとって重要になるでしょう」とオコーネル博士は結論づけます。
この研究は、2023年12月19日にeLifeに掲載されました。論文のタイトルは「Binding and Sequestration of Poison Frog Alkaloids by a Plasma Globulin（毒矢カエルのアルカロイドによるプラズマグロブリンの結合と隔離）」です。
編集者注：「これらの両生類は、先住南米人が彼らの有毒な分泌物を吹き矢の先端に毒を塗るために使用したことから、しばしば『ダートフロッグ』と呼ばれます。しかし、170種を超える種の中で、この目的で使用されていると文書化されているのは4種だけです（先住南米人の矢には、より一般的にキュラレ植物が使用されます）－そのすべてが、そのメンバーの比較的大きなサイズと高い毒性によって特徴づけられる属Phyllobatesから来ています。」ウィキペディアより
写真：コロンビアとエクアドル原産のディアブリードポイズンダートフロッグ、Oophaga sylvatica [Credit：マリー＝テレーズ・フィッシャー (CC BY 4.0)].
