南米オポッサムのvWF結合毒C型レクチンに対する抵抗性

Resistance of South American opossums to vWF-binding venom C-type lectins.

• Danielle H Drabeck
• Alexandra Rucavado
• Erika Hingst-Zaher
• Yolanda P Cruz
• Antony M Dean
• Sharon A Jansa

抄録

ディデルフィニ属のオポッサムは、メタロプロテアーゼやホスホリパーゼを標的とした内因性の循環阻害剤により、ヘビ毒に耐性があることがよく知られている。しかし、これらのオポッサムが他の様々な有害な毒タンパク質にどのように対処しているのかは不明である。血液凝固に関与するタンパク質（von Willebrand Factor）は、毒に耐性のあるオポッサムでは急速に適応進化を遂げていることがわかっている。このタンパク質は、蛇毒C型レクチン（CTL）のサブセットの標的として知られており、これに結合して血小板との結合を誘導し、止血障害を引き起こす。これらのオポッサムに特有のvWFのアミノ酸の変化がその抵抗性を説明する可能性があるが、これらの変化が毒CTLの結合を破壊するという実験的証拠は不足していた。我々は、2種の毒耐性オポッサム（Didelphis virginiana, Didelphis aurita）と1種の毒感受性オポッサム（Monodelphis domestica）の毒誘発血小板反応に対する抵抗性を定量化するために血小板凝集アッセイを用いた。我々は、3つの種すべてが、試験した毒CTLに対してほぼすべての凝集反応を失っていることを発見した。洗浄血小板アッセイを用いて、この凝集反応の消失は血漿中の阻害剤によるものではなく、むしろvWFまたは血小板（またはその両方）が毒CTLに反応しないためであることを示した。これらの結果は、以前は正の選択の下で進化していることが示されていた形質の潜在的な適応機能を示している。驚くべきことに、これらの知見はまた、Monodelphis domesticaを含む潜在的な毒耐性種のリストを拡大し、オポッサムと毒蛇の間の生態学的関係が、これまで考えられていたよりも広い範囲で南米の有袋類の適応進化の原動力になっている可能性を示唆している。

Opossums in the clade Didelphini are well known to be resistant to snake venom due to endogenous circulating inhibitors which target metalloproteinases and phospholipases. However, the mechanisms through which these opossums cope with a variety of other damaging venom proteins are unknown. A protein involved in blood clotting (von Willebrand Factor) has been found to have undergone rapid adaptive evolution in venom-resistant opossums. This protein is a known target for a subset of snake venom C-type lectins (CTLs), which bind it and then induce it to bind platelets, causing hemostatic disruption. Several amino acid changes in vWF unique to these opossums could explain their resistance; however, experimental evidence that these changes disrupt venom CTL binding was lacking. We used platelet aggregation assays to quantify resistance to a venom-induced platelet response in two species of venom-resistant opossums (Didelphis virginiana, Didelphis aurita), and one venom-sensitive opossum (Monodelphis domestica). We found that all three species have lost nearly all their aggregation response to the venom CTLs tested. Using washed platelet assays we showed that this loss of aggregation response is not due to inhibitors in the plasma, but rather to the failure of either vWF or platelets (or both) to respond to venom CTLs. These results demonstrate the potential adaptive function of a trait previously shown to be evolving under positive selection. Surprisingly, these findings also expand the list of potentially venom tolerant species to include Monodelphis domestica and suggest that an ecological relationship between opossums and vipers may be a broader driver of adaptive evolution across South American marsupials than previously thought.

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