Onderzoek naar de werking van de natuurlijke toxine ricine gedecodeerd

Er zal binnenkort een tegengif zijn voor een van de gevaarlijkste gifstoffen in onze natuur?
Sommige planten bevatten gevaarlijke gifstoffen die de gezondheid van mens en dier in gevaar kunnen brengen. Het plantengif dat ricine wordt genoemd, is een van de meest toxische stoffen die in natuureiwitten voorkomt. Zelfs de kleinste doses ricine kunnen de dood veroorzaken. Het extreem gevaarlijke gif wordt geproduceerd door de Ricinus communis plant. Onderzoekers zijn er nu in geslaagd het werkingsmechanisme van ricine in een onderzoek te ontcijferen. Met de nieuwe onderzoeksresultaten ontwikkelden de wetenschappers voor de eerste keer benaderingen voor een effectief tegengif tegen ricine.

Onderzoekers van het Institute of Molecular Biotechnology (IMBA) in Wenen zijn er nu in geslaagd om benaderingen te ontwikkelen voor een tegengif voor een van de meest toxische eiwitten (ricine) in de natuur. De artsen publiceerden de resultaten van hun studie in het tijdschrift "Cell Research".

Voor vergiftiging met ricine is er nog steeds geen tegengif dat de dood van de getroffenen kan voorkomen. Wetenschappers zijn er nu voor het eerst in geslaagd om de werking van het dodelijke toxine te begrijpen. Dit zou kunnen leiden tot initiële benaderingen van de ontwikkeling van een tegengif. (Afbeelding: Herrndorff / fotolia.com)

Kleine hoeveelheden ricine kunnen binnen 72 uur de dood veroorzaken
Ricine is een zeer giftige monosubstantie, die van nature voorkomt in de Ricinus communis plant (ook Rizinusstaude of Wunderbaum genoemd). Ricine is zo giftig dat zelfs de kleinste doses binnen 36 tot 72 uur kunnen doden. Natuurlijk verrassen we sommige mensen dat zo'n giftige plant groeit in veel van onze openbare parken en tuinen.

Artsen onderzoeken zeldzame ziekten waardoor de aangetaste personen resistent zijn tegen ricine
Onderzoekers zijn nu in staat geweest om de effecten van ricine te decoderen. Voor de eerste keer waren de experts in staat de benaderingen voor een mogelijk tegengif te ontwikkelen. Ze slaagden erin om dit te doen door een uiterst zeldzame ziekte te bestuderen die bij heel weinig mensen voorkomt en ze kennelijk resistent maakt tegen de gevaarlijke toxine ricine. De toxine-ricine is meerdere malen gebruikt in aanvallen als een biologisch wapen. Ricine is bijvoorbeeld gevonden op brieven die zijn geadresseerd aan Barak Obama en dateren van 2014.

Ricin vernietigt de ribosomen in het lichaam
Tot dusverre is er geen tegengif voor ricine. Dit kan echter in de nabije toekomst veranderen. Door de werking van ricine te ontcijferen, zijn de experts een stap dichter bij een tegengif gekomen. Zodra ricine het organisme binnenkomt, ontvouwt het toxine daar zijn volledig toxisch effect. Het gif begint de zogenaamde ribosomen (cellen in de eiwitfabrieken) te vernietigen. Deze aanval beëindigt fundamentele levensprocessen, zeggen onderzoekers. Het is dan slechts een kwestie van tijd voordat de dood zich voordoet.

Ricin heeft suiker nodig om zijn dodelijke effect te ontwikkelen
Al verschillende jaren zoeken artsen naar manieren om een ​​effectief tegengif voor ricine te maken. De wetenschappers ontdekten nu dat ricine een soort suiker toegangscode nodig heeft om zijn toxische effecten te ontwikkelen. Er zijn twee speciale genen geïdentificeerd die ricine in zo'n giftig biowapen maken. De genen Fut9 en Slc35c1 zijn betrokken bij de regulatie van een bepaald suikermetabolisme in de cel, zeggen de onderzoekers.

Welk effect heeft fucose op onze eiwitten??
Fucose bindt zich aan bestaande eiwitten. Belangrijk: het is geen fructose (fructose). Aldus kan de essentiële eenvoudige suikerfucose de vorm en functie van de aangetaste eiwitten veranderen. Fucose bindt zich ook aan de eiwitten van de celwand. Daarom beïnvloedt suiker de communicatie en het transport tussen de cellen en hun omgeving.

Onderzoekers komen erachter welke contactpunten celtoxinen in de cellen binnendringen
Door onderzoek te doen naar ricine en andere celtoxinen, kunnen onderzoekers belangrijke inzichten verwerven in de moleculaire eigenschappen van een cel. De artsen ontdekten bijvoorbeeld welke contactpunten cytotoxinen zoals ricine gebruiken om de cellen in het lichaam te penetreren. Bovendien was het mogelijk om te observeren hoe een celvergif zijn exacte locatie in de cel bereikt, waar het vervolgens de vitale processen begint te voorkomen. Door de effecten van ricine te begrijpen, is het mogelijk om manieren te ontwikkelen om cellen te beschermen tegen de effecten van ricine, zeggen de onderzoekers..

Is het mogelijk om bepaalde genen te blokkeren om de effecten van ricine te voorkomen??
Als de twee genen, genaamd Fut9 en Slc35c1, verantwoordelijk zijn voor de dodelijke effecten van ricine, kan blokkering van deze genen de schade door ricine voorkomen, aldus de onderzoekers. Als het toxine via deze genen in de cellen komt en het transportsysteem daar beïnvloedt, om de ribosomen te bereiken en ze te vernietigen, kan een blokkade het hele proces opheffen en de experts uitleggen. Het gif heeft suiker nodig om naar de ribosomen te komen en daar de dodelijke schade te berokkenen. Een karakteristieke suikersignatuur op de celwand is nodig voor het gif om zich te binden aan de celwand, legt co-auteur Jasmin Taubenschmid van het Institute of Molecular Biotechnology (IMBA) in Wenen uit.

De interactie tussen suiker en eiwitten moet nader worden onderzocht
In de huidige studie vonden wetenschappers ook nieuwe informatie over de relatie tussen suiker en eiwitten, waarvoor een verscheidenheid aan fundamentele biologische processen een belangrijke rol spelen. In het verleden werden eiwitten en suikers afzonderlijk onderzocht in verschillende studies. Gezien de nieuwe resultaten is het nu duidelijk dat vooral de interactie tussen suiker en eiwitten moet worden geanalyseerd. Johannes Stadlmann.

Zonder suiker is ricine niet toxisch voor het lichaam
Om het werkingsmechanisme achter ricin te begrijpen, werkten verschillende specialisten van de Universiteit van Münster en de Universiteit van Heidelberg samen. De gebruikte celmonsters kwamen van een patiënt met een zeer zeldzaam genetisch defect, waarbij het zogenaamde fucosemetabolisme niet goed werkt, legt de experts uit. Zonder suiker is ricine daarom niet giftig voor het lichaam. Het onderzoek naar zeldzame ziekten leidt vaak tot zulke verbazingwekkende bevindingen, die in de toekomst een groot aantal mensen zouden kunnen helpen, vult auteur Josef M. Penninger aan. De zeldzame ziekte van fucosemetabolisme die in de studie is onderzocht, komt alleen voor in drie gevallen wereldwijd bekend. (As)