Los venenos de ciertos artrópodos evolucionaron a partir de una hormona similar a la insulina

18/06/2015 - E.P.

Conocer el pasado de una toxina es útil para el desarrollo de nuevos productos farmacéuticos y bioinsecticidas

El veneno de la araña tela de embudo contiene potentes neurotoxinas que instantáneamente paralizan a su presa, generalmente insectos. Sin embargo, hace millones de años, este potente veneno era sólo una hormona que ayudaba a los antepasados de estas arañas a regular el metabolismo del azúcar, con una función similar a la de la insulina en los seres humanos.

Sorprendentemente, la producción de esta hormona como un arma, que se describe en 'Structure', ocurrió en arácnidos o ciempiés, pero de diferentes maneras. Investigadores de la Universidad de Queensland en Australia y Lewis & Clark College en Portland, Oregon, Estados Unidos, hicieron la conexión, mientras que detectaban las similitudes entre las proteínas del veneno y otras moléculas, detectando que a pesar de que las toxinas y la hormona tenían diferentes secuencias genéticas, presentaban formas moleculares similares.

Las moléculas del veneno son extremadamente complejas, con algunas compuestas de más de 3.000 péptidos, así que una vez que se conoce la estructura, los investigadores, como Glenn King, bioquímico y biólogo estructural en el Instituto de Biociencia Molecular de la Universidad de Queensland, pueden más fácilmente hacer "evolucionar" una toxina al realizar cambios en su secuencia para agregar o quitar funciones.

Los productos de este tipo de experimentos han dado medicamentos para la presión arterial, analgésicos y bioinsecticidas. El equipo de King encontró que el veneno del ciempiés tiene alteraciones más sutiles de la hormona que lo hacen más estable y, por lo tanto, una mejor plantilla para la ingeniería.

Este autor del trabajo está colaborando con la ingeniera biológica y química Jennifer Cochran en la Universidad de Stanford, Estados Unidos, para llevar a cabo estos experimentos de evolución in vitro de las toxinas de arañas y ciempiés. El objetivo es quitar su toxicidad y encontrar oportunidades de uso para resolver problemas agrícolas o médicos.

Una pregunta que queda abierta es cómo una proteína del cuerpo se convirtió en un arma. King plantea la hipótesis de que la hormona puede haber sido reclutada por el veneno de un antiguo artrópodo para causar efectos adversos en la presa. "Si una hormona hace algo malo a la presa, es posible reclutar el veneno y hacer mucha cantidad de ella -dice--. Ése es el punto de partida y luego puede se evolucionar para sea más potente".

En un ejemplo de evolución convergente, las neurotoxinas del ciempiés y la araña utilizan diferentes estrategias para convertir la hormona en una potente neurotoxina. Ambos artrópodos también tienen varias versiones de las moléculas del veneno; una señal de que han sido lo suficientemente exitosos para añadir nuevas funciones en el transcurso del tiempo evolutivo.