Veneno de aranha pode gerar bioinseticidas

O veneno de uma única aranha pode conter até 3.000 componentes. Esses componentes, principalmente peptídeos, podem ser usados ??para desenvolver pistas de drogas promissoras para o tratamento de doenças. O veneno da aranha também pode ser usado como pesticida biológico. Uma equipe de cientistas do Instituto Fraunhofer de Biologia Molecular e Ecologia Aplicada IME e da Universidade Justus Liebig em Giessen está pesquisando principalmente os venenos de aranhas nativas da Alemanha, que foram negligenciados até agora. Seus resultados sobre a biologia das toxinas, em particular do veneno da aranha vespa, foram publicados nas revistas Biomolecules and Biological Reviews .

Muitas pessoas se sentem desconfortáveis ??perto de aranhas, algumas até têm medo dessas criaturas de oito pernas. No entanto, as aranhas são bem-vindas no Instituto Fraunhofer de Biologia Molecular e Ecologia Aplicada IME em Giessen. Aqui, o bioquímico Tim Lüddecke e sua equipe estão investigando toxinas de aranhas. "O veneno da aranha é um recurso amplamente inexplorado, devido à sua diversidade absoluta - cerca de 50.000 espécies são conhecidas. O veneno da aranha tem um enorme potencial para a medicina, por exemplo, como uma ferramenta para desemaranhar os mecanismos das doenças", disse o chefe do novo grupo de trabalho da Animal Venomics .

Conseqüentemente, as ações das toxinas individuais nos receptores da dor nas células nervosas podem ser examinadas em laboratório. O coquetel de veneno da aranha teia de funil australiana é particularmente promissor. Acredita-se que ele pode ser utilizado para tratar danos neuronais após derrames e que pode ser usado para tornar o coração mais duradouro para transplantes de órgãos. Outros componentes são interessantes para uso como antibióticos ou como analgésicos. “Este é um campo de pesquisa muito recente. Embora as substâncias tenham sido identificadas e descritas, ainda não chegaram à fase pré-clínica”, diz Lüddecke. A situação é diferente com a pesquisa de pesticidas. As aranhas usam seus venenos para dominar suas presas de insetos. Como as toxinas são muito eficazes contra os insetos,

A pesquisa até agora tem se concentrado nos venenos de espécies grandes ou potencialmente perigosas que vivem nos trópicos. As pequenas e inofensivas aranhas nativas da Europa Central não estavam em foco. "A maioria das aranhas da Europa Central não excede dois centímetros de tamanho corporal e seu minúsculo rendimento de veneno é insuficiente para experimentos. No entanto, métodos analíticos altamente sensíveis desenvolvidos recentemente nos permitem agora, examinar também as pequenas quantidades de veneno de animais anteriormente negligenciados maioria de pequenas aranhas ", explica Lüddecke. O grupo de trabalho da filial do instituto "Biorecursos" do Fraunhofer IME em Giessen está se dedicando a essas espécies como parte de um projeto de pesquisa. Entre outros, eles trabalham com colegas da Universidade Justus Liebig em Giessen.

Um interesse particular para os cientistas reside na aranha-vespa (Argiope bruennichi), que deve seu nome à sua cor conspícua de vespa. Recentemente, eles decifraram com sucesso seu veneno e, assim, identificaram várias novas biomoléculas. Os resultados de seu estudo foram publicados na revista Biomolecules .

Novas biomoléculas do veneno da aranha-vespa

Os venenos de aranha são altamente complexos e podem conter até 3.000 componentes. Já o veneno da vespa aranha contém apenas cerca de 53 biomoléculas. É fortemente dominado por componentes de alto peso molecular, incluindo as chamadas proteínas CAP e outras enzimas. Como em outros venenos de aranha, knottins estão presentes, mas eles representam apenas uma pequena fração da mistura total.

Knottins representam um grupo de peptídeos neurotóxicos que, devido ao seu motivo de nó, são robustos contra degradação química, enzimática e térmica. Estas moléculas podem, portanto, ser administradas por via oral como terapêutica sem serem digeridas no trato gastrointestinal. Eles podem, portanto, exercer seus efeitos muito bem e, portanto, são de grande potencial para a medicina. Além disso, os knottins se ligam especificamente aos canais iônicos. "Quanto mais especificamente uma molécula interage com sua molécula-alvo, menos efeitos colaterais ela pode desencadear", explica Lüddecke. Além disso, mesmo as menores quantidades desses knottins influenciam a atividade dos canais iônicos, ou seja, eles são eficazes em baixas concentrações. Como resultado, os produtos terapêuticos derivados podem ser administrados em doses baixas. A combinação dessas propriedades torna os venenos de aranha muito interessantes para a ciência.

Os parceiros do projeto também descobriram moléculas no veneno da aranha de vespa que são semelhantes aos neuropeptídeos de insetos, que são responsáveis ??pelo transporte de informações entre as células nervosas. "Encontramos novas famílias de toxinas semelhantes a neuropeptídeos que ainda não foram identificadas em outras aranhas. Suspeitamos que a aranha vespa as usa para atacar o sistema nervoso dos insetos. Há muito se sabe que os neuropeptídeos no reino animal são frequentemente reaproveitados como toxinas no decorrer da evolução ”, diz o pesquisador.

Reproduzindo toxinas em laboratório

Como a produção de veneno é baixa em aranhas pequenas, os pesquisadores removem as glândulas de veneno e sequenciam seu mRNA. As toxinas podem ser identificadas com base na sequência do gene. O perfil de veneno da aranha vespa foi totalmente recuperado; a próxima etapa é produzir os componentes relevantes. Para tanto, a sequência do gene é incorporada a uma célula bacteriana por meio da biotecnologia, que então produz a toxina. . "Estamos projetando bactérias geneticamente modificadas que produzem a toxina em grande escala." Lüddecke e sua equipe conseguiram produzir em massa o principal componente do veneno da aranha de vespa, a proteína CAP. Os primeiros estudos funcionais começarão em breve.

O veneno de aranhas machos e fêmeas é diferente

Em outra revisão, o bioquímico, em cooperação com seus colegas da Justus Liebig University em Giessen e pesquisadores da Australian University of Sunshine Coast, foi capaz de deduzir que os venenos de aranha são muito dinâmicos e que muitos fatores moldam sua composição e funcionalidade. "A dinâmica do veneno de aranha tem sido subestimada até agora. O repertório bioquímico é decisivamente influenciado pelo estágio da história de vida, habitat e, em particular, sexo. Mesmo o coquetel de veneno de juvenis e adultos não é necessariamente idêntico. É mais devido ao interação dos muitos componentes que fazem o veneno da aranhatão eficaz, ao invés dos efeitos de uma única toxina. As interações entre os componentes aumentam sua eficácia ”, resume a pesquisadora.