O proteoma nuclear da glândula de veneno da serpente Bothrops jararaca: bases moleculares da variabilidade em venenos de serpentes

Abstract

Venenos ofídicos são sistematicamente avaliados utilizando-se metodologias “ômicas”. Tais metodologias permitem observar tanto a complexidade e variabilidade dos venenos de serpentes quanto a diversidade de proteínas e o repertório biológico/funcional de suas toxinas. Estudos proteômicos, voltados para a caracterização de venenos, são responsáveis por grande parte do atual conhecimento disponível na literatura. Entretanto, as proteínas celulares da glândula de veneno – tecido encarregado pela produção das toxinas – ainda são pouco exploradas. Como venenos de serpentes são majoritariamente proteicos e as etapas iniciais de controle da expressão gênica ocorrem no núcleo celular, torna-se importante avaliar o proteoma nuclear das células que compõe a glândula, para identificar eventos moleculares associados à variabilidade presente no veneno de serpentes. Com este objetivo, foram extraídas amostras proteicas e enriquecidas de proteínas nucleares de glândulas de veneno da espécie Bothrops jararaca. Essas amostras foram provenientes de animais adultos (machos e fêmeas) e filhotes (também de ambos os sexos) de B. jararaca, espécie responsável pelo maior número de acidentes ofídicos no Brasil. Após o enriquecimento, as proteínas foram avaliadas qualitativamente e quantitativamente, com o auxílio de técnicas analíticas, como cromatografia líquida de alta performance acoplada a espectrometria de massas (análise LC-MS/MS) e ferramentas bioinformáticas. Essas análises mostraram que a metodologia desenvolvida no trabalho permitiu amostrar proteínas de diferentes compartimentos celulares, que houve enriquecimento de proteínas nucleares nas amostras extraídas e que o panorama funcional (processos biológicos, vias metabólicas e fatores de transcrição) se conserva, independentemente do desenvolvimento ontogenético (filhotes e adultos) e dimorfismo sexual (machos e fêmeas). De acordo com os nossos dados, é possível sugerir que a identificação de uma maior diversidade de fatores de transcrição em glândulas de filhotes poderia propiciar diversificação da ativação transcricional de promotores de toxinas. Além disso, a identificação da via pró-angiogênica regulada por HIF-1 pode estar relacionada a maior presença de svVEGF em venenos de filhotes, sendo esta característica possivelmente associada ao desenvolvimento dos animais e de suas respectivas glândulas de veneno. Nossos dados sugerem que a plasticidade fenotípica verificada para o veneno de B. jararaca é um fenômeno metabolicamente programado na espécie.

Snake venoms are systematically evaluated using “omics” methodologies. Such methodologies allow us to observe both the complexity and variability of snake venoms as well as the diversity of proteins and the biological/functional repertoire of their toxins. Proteomic studies, aimed at the characterization of venoms, are responsible for much of the current knowledge available in the literature. However, the cellular proteins of the venom gland – tissue responsible to produce toxins – are still poorly explored. As snake venoms are mostly proteinaceous and the initial stages of gene expression control occur in the cell nucleus, it is important to evaluate the nuclear proteome of the cells that make up the gland, to identify molecular events associated with the variability present in snake venom. For this purpose, protein samples enriched with nuclear proteins were extracted from venom glands of the Bothrops jararaca species. These samples came from adult animals (male and female) and offspring (also of both sexes) of B. jararaca, the species responsible for the highest number of snakebites in Brazil. After enrichment, the proteins were evaluated qualitatively and quantitatively, with the aid of analytical techniques, such as high-performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS/MS analysis) and bioinformatics tools. These analyzes showed that the methodology developed in the work allowed the sampling of proteins from different cellular compartments, that there was enrichment of nuclear proteins in the extracted samples and that the functional scenario (biological processes, metabolic pathways, and transcription factors) is preserved, regardless of ontogenetic development (newborns and adults) and sexual dimorphism (males and females). According to our data, it is possible to suggest that the identification of a greater diversity of transcription factors in newborn glands could provide diversification of transcriptional activation of toxin promoters. In addition, the identification of the pro-angiogenic pathway regulated by HIF-1 may be related to the greater presence of svVEGF in hatchling venoms, which is possibly associated with the development of animals and their respective venom glands. Our data suggest that the phenotypic plasticity verified for the venom of B. jararaca is a metabolically programmed phenomenon in the species.