Buccitoxins and muritoxins: Conotoxin-like peptides in non-conoidean venoms revealed with a novel bioassay
研究人员利用一种新型的可现场部署生物检测技术（LIMCALA）和机器学习分析，在非芋螺科的海螺和织纹螺唾液毒液中鉴定出了被称为“buccitoxins”和“muritoxins”的类芋螺毒素肌毒素，这表明这些具有药理前景的肽类物质具有更广泛的进化分布。
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几十年来，科学家们一直从海洋中最危险的捕食者身上寻找治愈方法。在这些生物中，芋螺（cone snail）占据着特殊的地位。这些海洋蜗牛利用类似鱼叉的齿进行狩猎，注入一种由被称为多肽（peptides）的微小蛋白质片段组成的复杂鸡尾酒式毒素。其中一些多肽在锁定神经细胞的方式上如此精准，以至于它们已成为强效止痛剂的基础，并正被研究用于治疗癌症。由于这些分子如此有效，研究人员多年来一直在其他海洋生物中搜寻类似的化合物，希望能在深海广阔的生物多样性中发现新的药物。挑战在于，识别这些微小且复杂的分子通常需要体积庞大、价格昂贵的实验室机器，而这些机器无法轻易移动到研究船或偏远的野外工作站。
卢克·莱文萨勒（Luke Levensaler）的一项新研究表明，寻找这些珍贵分子的范围可能需要扩大到芋螺最亲近的亲属之外。该研究聚焦于两类并非芋螺的掠食性海螺：海螺（whelks）和织纹螺（murexes）。虽然芋螺使用鱼叉来传递毒液，但这些其他类型的海螺是通过唾液注入毒素的，就像某些陆生蜥蜴和鼩鼹一样。这项研究测试了三种特定的物种：闪电海螺（Lightning Whelk）、珍珠海螺（Pear Whelk）和苹果织纹螺（Apple Murex）。核心问题在于，这些非芋螺类海螺产生的毒素多肽是否具有与著名的芋螺毒素相同的结构蓝图。如果确实如此，这意味着海洋中存在的潜在药物库比之前认为的要广泛得多。
为了回答这个问题，研究人员从这些海螺的唾液腺中收集了毒液样本。过程包括仔细解剖动物以获取产生毒液的腺体，然后提取液体。由于目标是在不需要高端质谱仪的情况下分析蛋白质的结构，研究人员开发了一种新的测试方法。这种被称为 LIMCALA 的分析法通过将化学标签附着在富含硫元素的毒素蛋白质部分起作用。硫是这些毒素结构中的关键成分，它就像一组分子订书钉，将蛋白质固定在特定的形状中。该分析法使用一种常见的酶，当这种酶与这些被标记的蛋白质发生反应时会改变颜色，从而允许研究人员测量样本在宽范围波长下的光吸收率。这为每个毒液样本创建了一个独特的光谱指纹。
一旦捕捉到这些指纹，它们就会被输入到一个专门设计的自定义计算机程序中进行模式对比。该程序通过测量这些海螺和织纹螺的毒液与已知的、作为标准参考的高价值芋螺毒素模式的匹配程度来进行计算。结果令人震惊。珍珠海螺的毒液显示出与芋螺毒素极高的相似度，匹配得分超过 86%。苹果织纹螺也表现出约 82% 的强匹配度。即使是得分最低的闪电海螺，仍显示出接近 65% 的统计学显著相似性。这些数字并非随机产生的；计算机运行了数千次随机排列，以确保匹配是真实的，且结果保持一致。
该研究表明，这些海螺产生的是自己版本的芋螺毒素，作者将其分别命名为海螺毒素（buccitoxins）和织纹螺毒素（muritoxins）。这一发现挑战了之前的假设，即只有芋螺及其近亲才会产生这些特定的、高度结构化的多肽。数据表明，尽管闪电海螺和苹果织纹螺属于不同的进化家族，但它们都拥有看起来并表现得非常像著名芋螺毒素的毒素成分。有趣的是，由于其进化历史而理应与芋螺更相似的苹果织纹螺，其得分反而低于珍珠海螺，这表明海螺特定的饮食或环境对毒素的影响可能比其家族树的影响更大。
虽然这项研究尚未证明这些新毒素可以治愈疾病，但它强烈暗示这些毒素确实拥有与已用于医学领域的芋螺毒素相同的基本构建模块。这项研究提供了一种新的、可携带的方法来筛选这些分子，而无需昂贵的设备，为未来深入分离和测试它们打开了大门。作者指出，下一步将涉及使用传统的、高精度的机器来确认这些多肽的确切化学结构，并测试它们对活体癌细胞的作用。目前，这项工作证实了海洋药房可能比我们想象的要大得多，许多珍贵的化合物就隐藏在那些此前被忽视的普通海螺的唾液之中。
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