Completada la primera secuenciación genética de la víbora brasileña

Un grupo liderado por investigadores del Instituto Butantan y financiado por la Fundación de Investigación de São Paulo, FAPESP ha completado la primera secuenciación del genoma de una serpiente brasileña. El estudio se informa en un artículo publicado en la revista PNAS. Esto sugiere que los nueve genes que codifican las toxinas producidas por la víbora de Jararacan Bothrops jaraaca probablemente se originan a partir de genes que tenían diferentes funciones en las especies ancestrales.

«Al secuenciar el genoma de la serpiente, identificamos marcadores que nos permitieron comparar genes de toxinas con genes en la misma posición en los genomas de otros animales, como serpientes no venenosas, lagartos y anfibios. Encontramos nueve de los 12 genes de toxina en jararaca son muy similares a los que ocupan la misma posición en el ADN de estas otras especies. Concluimos que la mayoría de los genes de la toxina probablemente se originaron a partir de elementos que ya existían en la especie. la misma parte del genoma del ancestro común a todos estos animales ”, dijo Inácio Junqueira de Azevedo, investigador del Instituto Butantan y último autor del artículo.

Azevedo es Investigador Principal del Centro de Toxinas, Respuesta Inmune y Señalización Celular (CeTICS), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (RIDC) financiado por la FAPESP.

«Estos genes tenían funciones fisiológicas en el antepasado común de todas estas especies. En algún momento, probablemente comenzaron a desempeñar un papel similar al de los genes de toxinas o fueron seleccionados para esta vía y perdieron sus funciones originales. Nuestro estudio localizó elementos que ayudarán Los científicos comprenden la evolución de las toxinas y los mecanismos que llevaron al reclutamiento de ciertos genes para realizar esta nueva función en la producción de veneno ”, dijo Diego Dantas Almeida, autor principal del artículo. El estudio se realizó durante su doctorado. investigación apoyada por la FAPESP.

La secuenciación también mostró que dos genes que codifican toxinas importantes probablemente provienen de una duplicación. En cualquier organismo, un gen normalmente evoluciona con mayor libertad y termina desempeñando diferentes funciones cuando una copia realiza sus funciones originales.

En jararaca, las copias tuvieron que ser sometidas a presión selectiva para producir dos familias de toxinas que explican la mayor parte de la acción del veneno: metaloproteinasas de veneno de serpiente (SVMP) y fosfolipasas A2 (PLA2). Ya se pensaba que la mayoría de los genes que codifican las toxinas en esta serpiente procedían de esta forma. No ha sido posible determinar el origen de ninguna de las 12 familias de genes que codifican sus toxinas.

“Pudimos demostrar que existen genes ‘ancestrales’ no tóxicos en estas dos familias. Siempre están presentes en el ADN, junto a los genes de la toxina. Los genes ancestrales han desaparecido por completo de otras familias. Probablemente se convirtieron en genes de toxinas ”, dijo Vincent Louis Viala, coautor del artículo y ex beneficiario de una beca postdoctoral de la FAPESP.

Esfuerzo de investigación

El grupo del Instituto Butantan inició la secuenciación del genoma de esta serpiente en 2013. B. jararaca es responsable de gran parte de los accidentes por mordedura de serpiente en Brasil y es una de las serpientes más estudiadas por este motivo. La secuenciación produjo la información fundamental sobre los orígenes de su veneno que les había faltado hasta entonces.

Además de mejorar el conocimiento de los genes de un organismo, la secuenciación de su genoma los pone juntos en el orden correcto. Esta es una de las partes más complejas del trabajo porque la secuenciación genera una gran cantidad de datos, que deben procesarse con herramientas informáticas.

Fue solo en los últimos años, después de combinar varios métodos, que el grupo logró ensamblar con éxito el genoma, con la colaboración de investigadores de la Universidad Estatal de Ohio en Estados Unidos. la secuencia completa del genoma está disponible en línea para cualquier persona que desee estudiarlo.

El proyecto proporcionó respuestas a varias otras preguntas clave. En 2009, un análisis realizado por investigadores japoneses de ciertos genes de toxinas de Protobothrops flavoviridis, que pertenece a la misma familia que la jararaca (Viperidae), sugirió el gen que codifica la toxina VEGF-F, también presente en la serpiente brasileña, probablemente sea el resultado de la duplicación del gen VEGF-A. El grupo brasileño ha demostrado ahora que es más probable que provenga de una familia diferente de genes conocidos en la literatura científica como «similares a PGF».

El grupo también reunió más evidencia de que los péptidos potenciadores de bradicinina (BPP), que forman la base del fármaco antihipertensivo captopril, probablemente se originaron a partir del gen CNP, que codifica los péptidos natriuréticos de tipo C que se encuentran en otros vertebrados, incluidos los humanos.

“El estudio ilustra la necesidad de identificar el contexto en el que Génova se insertan para comprender correctamente su origen y evolución ”, dijo Azevedo.

Los investigadores ahora están trabajando en versiones más refinadas del genoma de la jararaca y las de otras familias de serpientes venenosas, con la esperanza de encontrar nuevas toxinas y unirlas a proteínas relevantes en la fisiología de otros organismos.