El mapeo de las toxinas de las anémonas tubo muestra moléculas con potencial farmacológico | AGÊNCIA FAPESP

El mapeo de las toxinas de las anémonas tubo muestra moléculas con potencial farmacológico Este análisis hizo posible la identificación de 525 genes que codifican proteínas con acción sobre el sistema nervioso, la circulación sanguínea y la pared celular. En pruebas preliminares, una de las moléculas mostró un efecto antitumoral (Pachycerianthus magnus; foto: Sérgio Stampar/Unesp)

El mapeo de las toxinas de las anémonas tubo muestra moléculas con potencial farmacológico

29 de octubre de 2020

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Científicos de Brasil y de Estados Unidos culminaron el primer mapeo de las toxinas que producen las anémonas tubo, una familia de animales marinos del mismo tipo de las anémonas comunes, las medusas y los corales. Los análisis revelaron la existencia de toxinas con potencial para actuar en el sistema nervioso, en la circulación sanguínea y en las paredes de las células, entre otras funciones, lo cual abre el camino hacia el descubrimiento de nuevos medicamentos.

“Durante mucho tiempo, las anémonas tubo y las anémonas comunes estuvieron clasificadas en la misma familia. Desde 2014, sin embargo, nuestro grupo viene demostrando que, al margen de la anatomía externa, son muy distintas en su comportamiento, su ciclo de vida y otras características. Por eso intuimos que las toxinas que elaboran también serían diferentes”, explica el investigador brasileño Sérgio Stampar, docente de la Facultad de Ciencias y Letras de la Universidade Estadual Paulista (FCL-Unesp) con sede en la localidad de Assis y coordinador del estudio, cuyos resultados salieron publicados en la revista Marine Drugs.

Este trabajo contó con el apoyo de la FAPESP en el marco de tres proyectos −(15/24408-4, 19/03552-0 y 17/50028-0)−, y se llevó a cabo en colaboración con científicos de las universidades estadounidenses de Kansas, Carolina del Norte en Charlotte y Florida Southern College.

Los investigadores retiraron muestras de los tentáculos de los animales y de allí extrajeron ARN para a continuación secuenciarlo. Programas de bioinformática permitieron clasificar la mayor parte de todo lo que se transcribió, agrupándolo en familias de toxinas. Los análisis apuntaron la existencia de 525 genes relacionados con esas sustancias.

Las toxinas forman parte de familias halladas también en las medusas, conocidas por sus venenos, que causan desde quemaduras hasta la muerte de humanos. Asimismo, toda vez que los tentáculos forman parte del proceso digestivo de las anémonas y de las anémonas tubo, los investigadores esperaban encontrar más compuestos similares entre ambos grupos.

Sin embargo, más que sustancias utilizadas en la digestión, las anémonas tubo producen neurotoxinas y otras sustancias con efectos sobre la circulación sanguínea y que destruyen la pared celular, características de las toxinas utilizadas para matar presas y defenderse de predadores.

“Los más curioso es que no existen informes de accidentes con estos animales. Yo mismo he manipulado estas especies con las manos desprotegidas en ocasiones y nunca sentí ni siquiera ardor. Aún no sabemos por qué, si bien cuentan con un arsenal tóxico bastante sofisticado, el mismo no posee acción contra nosotros”, dice Stampar.

Una diversidad de toxinas

En la especie Isarachnanthus nocturnus, existente en Brasil, se descubrieron toxinas similares a las de la avispa de mar (Chironex fleckeri), una especie de medusa australiana capaz de matar a un ser humano con su veneno, que forma poros en las paredes de las células. Recientemente, el grupo de Stampar concretó la secuenciación del genoma mitocondrial de I. nocturnus, el mayor hasta ahora encontrado en un animal (lea más en: agencia.fapesp.br/30746). 

Una de las hipótesis acerca de la diversidad de toxinas existente en esta especie se basa en el hecho de que la misma pasa mucho más tiempo en su fase larvaria –alrededor de cuatro meses– que otras anémonas tubo, que vagan durante dos o tres días en la columna de agua antes de fijarse en el lecho marino. Al igual que los corales, las anémonas y las anémonas tubo pasan la mayor parte de sus vidas sujetas al fondo del mar. Ese tiempo extendido interactuando con predadores puede haber hecho que la especie I. nocturnus desarrollase defensas más eficientes que las otras especies.

Junto a Ceriantheomorphe brasiliensis, esta especie es una de las dos existentes en Brasil que formaron parte del estudio. También integran la investigación Pachycerianthus borealis, originaria de América del Norte, y Pachycerianthus maua, hallada en el Mar Rojo, en el golfo de Adén y en la costa de Tanzania.

Las toxinas más diversas de las cuatro especies fueron las hemostáticas y las hemorrágicas. Una de las toxinas encontradas no solamente pertenece a la misma familia de toxinas producidas por los reptiles venenosos, sino que también exhibe una similitud con relación a la que está presente en el veneno del dragón de Komodo (Varanus komodoensis), que la utiliza para matar a mamíferos mayores que él.

Las toxinas que poseen la capacidad de alterar la circulación sanguínea poseen potencial como para generar medicamentos contra problemas cardiovasculares. El captopril, por ejemplo, que se utiliza para tratar la hipertensión, deriva del veneno de la yarará (Bothrops jararaca).

También se encontraron toxinas relacionadas con la inmunidad innata, probablemente contra patógenos, aparte de inhibidores de proteasa, la misma familia utilizada en los medicamentos antirretrovirales, aplicados contra el virus VIH, por ejemplo.

“Es importante recordar que, como los organismos marinos están en la Tierra desde hace mucho más tiempo que nosotros, poseen un arsenal químico mucho más elaborado. En el transcurso de su evolución, terminaron por refinar las defensas contra virus, bacterias e incluso contra tumores. El hecho de aislar estas sustancias puede ser sumamente interesante para nosotros”, explica el investigador.

Una de las toxinas identificadas ya está probándose en células de tumores de mama, en el marco de un trabajo a cargo de Karina Alves de Toledo, también docente de la FCL-Unesp. Los resultados, aún preliminares, han sido prometedores y sugieren que este compuesto puede matar a las células cancerígenas sin perjudicar a las células sanas.

En la actualidad, la prospección de moléculas provenientes de la biodiversidad marina constituye una de las ramas más prometedoras de la biotecnología: se estima que generará un movimiento de alrededor de 6.400 millones de dólares hasta el año 2025. El antiviral remdesivir, aplicado contra el virus del Ébola y recientemente autorizado para el tratamiento del COVID-19 en Estados Unidos, por ejemplo, se elabora con base en una sustancia hallada en las esponjas de mar, y un tratamiento completo puede costar entre 2 mil y 3 mil dólares en dicho país.

Cuatro nuevas especies

En otro trabajo, que salió publicado en forma de artículo en la revista Records of the Australian Museum, Stampar y colaboradores de Australia y de Nueva Zelanda describieron tres nuevas especies de anémonas tubo de dicha región y una de la Antártida. Esta última, llamada Pachycerianthus antarcticus, es la especie que vive más al sur de la que se tengan registros. Antes de ella, una anémona tubo de Argentina, descrita también por el grupo de Stampar, era la más austral conocida.

La especie australiana es una de las menores especies de anémona tubo ya descritas. Con alrededor de cinco centímetros de longitud –mientras que las otras miden normalmente entre 30 y 40 centímetros– la Ceriantheopsis microbotanica es endémica de las aguas poco profundas de Botany Bay, la pequeña bahía donde se ubica el aeropuerto de Sídney.

“El material estaba guardado desde hace algunos años en el museo, como resultado de un dragado para la ampliación de la pista del aeropuerto. En los primeros ejemplares que analicé, pensé que estaba trabajando con ejemplares jóvenes, pero cuando analicé las estructuras sexuales pude ver que se trataba de adultos. Quizá sea alguna adaptación a una zona de aguas oscuras y poco invitadoras”, comenta Stampar, quien realizó este trabajo durante el tiempo en que trabajó como investigador visitante en el Australian Museum, como parte de un proyecto financiado por la FAPESP.

Durante este tiempo, una investigadora de la Nueva Zelanda lo contactó y le pidió su ayuda para la descripción de dos especies de aquel país. Curiosamente, uno de los animales es bastante común, a punto tal de que los buzos lo registran constantemente en sus fotos. Así y todo, la especie Pachycerianthus fiordlandensis aún no había sido descrita. Por otra parte, la segunda especie neozelandesa, Ceriantheopsis zealandiaensis, se describió con base en dos únicos especímenes recogidos en la región conocida como Fiordland. Las anémonas tubo cuentan actualmente con 57 especies.

Puede leerse el artículo intitulado Transcriptomic Analysis of Four Cerianthid (Cnidaria, Ceriantharia) Venoms en el siguiente enlace: www.mdpi.com/1660-3397/18/8/413
 

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