クモの巣の毒の秘密を解き明かす

Revealing the Venomous Secrets of the Spider's Web.

• Franciele Grego Esteves
• José Roberto Aparecido Dos Santos-Pinto
• Milene Ferro
• Fernando J Sialana
• Roman Smidak
• Lucaciu Calin Rares
• Thomas Nussbaumer
• Thomas Rattei
• Martin Bilban
• Mauricio Bacci Júnior
• Gert Lubec
• Mario Sergio Palma

抄録

オーブを編むクモは、非常に強く、粘り気があり、弾力性のある巣を使って獲物を捕らえる。これらの巣の特性だけで獲物を捕らえるには十分であるが、これらのクモは巣の中に毒の秘密を隠している可能性があり、現在の研究で明らかになってきている。本研究では、クモの巣のシルクに毒素/神経毒様タンパク質、ディフェンシン、タンパク質分解酵素が存在することを示す強力なプロテオトランスクリプトームの証拠を提供する。定量的なトランスクリプトームおよびプロテオームアプローチの結果から、絹産生腺は、クモ毒ですでに報告されているものと同様の毒素/神経毒様タンパク質の広範なレパートリーを産生していることが示された。一方、昆虫毒性の結果は、これらの毒性成分が、ウェブ上で獲物を捕獲するために使用される致死性および/または麻痺性の化学兵器になり得ることを示し、ウェブ中の脂肪酸の存在が、ここで示されているように、獲物の体内にアクセスするためのウェブ毒素への道を開く責任のあるメカニズムである可能性があることを示しました。また、系統図レベルでの比較進化解析により、アラネモドキ属とミカエルモドキ属の2つのクモグループの間には直交遺伝子が存在することが明らかになり、アラネモドキ属の他にスコーピオネス属やヒメノプテラ属に見られる毒素と類似したタンパク質配列が確認された。これらのデータは、他のクモの巣の毒素システムをさらに研究するための貴重なリソースであり、巣は獲物を捕らえるための受動的な機械的な罠ではなく、一連の神経毒を用いて獲物の麻痺/殺害に積極的な役割を果たしていることを示唆しています。

Orb-weaving spiders use a highly strong, sticky and elastic web to catch their prey. These web properties alone would be enough for the entrapment of prey; however, these spiders may be hiding venomous secrets in the web, which current research is revealing. Here, we provide strong proteotranscriptomic evidence for the presence of toxin/neurotoxin-like proteins, defensins, and proteolytic enzymes on the web silk from spider. The results from quantitative-based transcriptomic and proteomic approaches showed that silk-producing glands produce an extensive repertoire of toxin/neurotoxin-like proteins, similar to those already reported in spider venoms. Meanwhile, the insect toxicity results demonstrated that these toxic components can be lethal and/or paralytic chemical weapons used for prey capture on the web, and the presence of fatty acids in the web may be a responsible mechanism opening the way to the web toxins for accessing the interior of prey's body, as shown here. Comparative phylogenomic-level evolutionary analyses revealed orthologous genes among two spider groups, Araneomorphae and Mygalomorphae, and the findings showed protein sequences similar to toxins found in the taxa Scorpiones and Hymenoptera in addition to Araneae. Overall, these data represent a valuable resource to further investigate other spider web toxin systems and also suggest that web is not a passive mechanical trap for prey capture, but it exerts an active role in prey paralysis/killing using a series of neurotoxins.