Veneno de araña para la terapéutica y los bioinsecticidas
Nuevas biomoléculas a partir del veneno de la avispa
El veneno de una sola araña puede contener hasta 3000 componentes. Estos componentes, en su mayoría péptidos, pueden utilizarse para desarrollar prometedores fármacos para el tratamiento de enfermedades. El veneno de araña también puede utilizarse como pesticida biológico. Un equipo de científicos del Instituto Fraunhofer de Biología Molecular y Ecología Aplicada (IME) y de la Universidad Justus Liebig de Giessen está investigando principalmente los venenos de las arañas autóctonas de Alemania, que hasta ahora se habían descuidado en su mayor parte. Sus resultados sobre la biología de las toxinas, en particular del veneno de la araña avispa, se han publicado en las revistas "Biomolecules" y "Biological Reviews".
El cóctel de veneno de la araña avispa ha sido descifrado recientemente.
Fraunhofer IME
Muchas personas se sienten incómodas cerca de las arañas, algunas incluso tienen miedo de estas criaturas de ocho patas. Sin embargo, las arañas son bienvenidas en el Instituto Fraunhofer de Biología Molecular y Ecología Aplicada IME de Giessen. Aquí, el bioquímico Tim Lüddecke y su equipo investigan las toxinas de las arañas. "El veneno de las arañas es un recurso muy poco explotado, debido a su enorme diversidad: se conocen unas 50.000 especies. El veneno de las arañas tiene un enorme potencial para la medicina, por ejemplo como herramienta para desentrañar los mecanismos de las enfermedades", afirma el director del nuevo grupo de trabajo "Venómica animal".
Así, se pueden examinar en el laboratorio las acciones de las distintas toxinas sobre los receptores del dolor en las células nerviosas. El cóctel de veneno de la araña de tela de embudo australiana es especialmente prometedor. Se cree que puede utilizarse para tratar los daños neuronales tras los accidentes cerebrovasculares y que puede servir para alargar la vida de los corazones en los trasplantes de órganos. Otros componentes son interesantes para su uso como antibióticos o como analgésicos. "Este es un campo de investigación muy reciente. Aunque se han identificado y descrito las sustancias, aún no han llegado a la fase preclínica", dice Lüddecke. La situación es diferente con la investigación de plaguicidas. Las arañas utilizan sus venenos para dominar a sus presas. Como las toxinas son muy eficaces contra los insectos, constituyen excelentes plantillas para bioplaguicidas que podrían utilizarse para proteger los cultivos contra los insectos plaga.
Hasta ahora, la investigación se ha centrado en los venenos de las especies grandes o potencialmente peligrosas que viven en los trópicos. Las pequeñas e inofensivas arañas nativas de Europa Central no estaban en el punto de mira. "La mayoría de las arañas de Europa Central no superan los dos centímetros de tamaño corporal, y su minúscula producción de veneno es insuficiente para los experimentos. Sin embargo, los métodos analíticos de alta sensibilidad que se han desarrollado recientemente nos permiten ahora examinar también las pequeñas cantidades de veneno de la mayoría de las arañas pequeñas, hasta ahora olvidadas", explica Lüddecke. El grupo de trabajo de la rama del instituto "Bioresources" del Fraunhofer IME en Giessen se dedica a estas especies como parte de un proyecto de investigación. Entre otros, trabajan con colegas de la Universidad Justus Liebig de Giessen. El trabajo está financiado por el Centro LOEWE de Genómica Traslacional de la Biodiversidad (LOEWE-TBG) de Fráncfort del Meno.
Para los científicos resulta especialmente interesante la araña avispa (Argiope bruennichi), que debe su nombre a su llamativo color de avispa. Recientemente han descifrado con éxito su veneno y han identificado varias biomoléculas nuevas. Los resultados de su estudio se han publicado en la revista "Biomolecules".
Nuevas biomoléculas del veneno de la avispa
Los venenos de las arañas son muy complejos y pueden contener hasta 3.000 componentes. El veneno de la araña avispa, en cambio, sólo contiene unas 53 biomoléculas. En él predominan los componentes de alto peso molecular, como las llamadas proteínas CAP y otras enzimas. Como en otros venenos de araña, las knottinas están presentes, pero sólo representan una pequeña fracción de la mezcla total.
Las knottinas representan un grupo de péptidos neurotóxicos que, debido a su motivo de nudo, son robustos contra la degradación química, enzimática y térmica. Por lo tanto, estas moléculas pueden administrarse por vía oral como terapia sin ser digeridas en el tracto gastrointestinal. Por lo tanto, pueden ejercer muy bien sus efectos y tienen un gran potencial para la medicina. Además, las knottinas se unen específicamente a los canales iónicos. "Cuanto más específica sea la interacción de una molécula con su molécula objetivo, menos efectos secundarios puede desencadenar", explica Lüddecke. Además, incluso cantidades mínimas de estas knottinas influyen en la actividad de los canales iónicos, es decir, son eficaces en bajas concentraciones. En consecuencia, las terapias derivadas pueden administrarse en dosis bajas. La combinación de estas propiedades hace que los venenos de araña sean tan interesantes para la ciencia.
Los socios del proyecto también descubrieron moléculas en el veneno de la avispa que son similares a los neuropéptidos de los insectos, responsables del transporte de información entre las células nerviosas. "Hemos encontrado nuevas familias de toxinas similares a los neuropéptidos que aún no se han identificado en otras arañas. Sospechamos que la araña avispa las utiliza para atacar el sistema nervioso de los insectos. Hace tiempo que se sabe que los neuropéptidos del reino animal suelen ser reutilizados como toxinas en el curso de la evolución", afirma el investigador.
Reproducción de toxinas en el laboratorio
Como la producción de veneno es escasa en las arañas pequeñas, los investigadores extraen las glándulas venenosas y secuencian su ARNm. Las toxinas pueden identificarse a partir de la secuencia del gen. El perfil del veneno de la araña avispa se ha recuperado por completo; el siguiente paso es producir los componentes pertinentes. Para ello, la secuencia genética se incorpora a una célula bacteriana mediante biotecnología, que luego produce la toxina. "Estamos diseñando bacterias modificadas genéticamente que producen la toxina a gran escala". Lüddecke y su equipo han logrado producir en masa el principal componente del veneno de la araña avispa, la proteína CAP. Los primeros estudios funcionales comenzarán pronto.
El veneno de las arañas macho y hembra es diferente
En otra revisión, el bioquímico, en colaboración con sus colegas de la Universidad Justus Liebig de Giessen e investigadores de la Universidad australiana de la Costa del Sol, pudo deducir que los venenos de las arañas son muy dinámicos y que muchos factores conforman su composición y funcionalidad. "La dinámica del veneno de las arañas se ha subestimado mucho hasta ahora. El repertorio bioquímico está influido de forma decisiva por el estadio vital, el hábitat y, en particular, el sexo. Incluso el cóctel de veneno de los jóvenes y los adultos no es necesariamente idéntico. Es más bien la interacción de los numerosos componentes lo que hace que el veneno de las arañas sea tan eficaz, más que los efectos de una sola toxina. Las interacciones entre los componentes aumentan su eficacia", resume el investigador.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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