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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.87.2022.tde-28032023-090207
Document
Author
Full name
Soraia Maria do Nascimento
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Silva Junior, Pedro Ismael da (President)
Carvalho, Daniela Cajado de Oliveira Souza
Fernandes, Andrea Balan
Franzolin, Marcia Regina
Nishiyama Junior, Milton Yutaka
Riciluca, Katie Cristina Takeuti
Title in Portuguese
Toxinas do veneno da aranha Avicularia juruensis
Keywords in Portuguese
Caracterização
Theraphosidae
Toxina
Transcriptoma
Veneno
Abstract in Portuguese
As aranhas formam um dos grupos mais diversificados em número de espécies e estão entre os animais venenosos mais bem sucedidos, pois distribuem-se por todo o planeta e habitam praticamente todos os ambientes. Essa ampla distribuição sugere que elas possuam mecanismos de defesa muito eficientes, um deles é a produção de veneno, que é resultado de milhões de anos de evolução e é constituído por uma complexa mistura de toxinas. Os venenos animais podem vir a ser boas fontes de moléculas com potencial terapêutico e biotecnológico, já que contém um grande número de componentes biologicamente ativos que possuem alta especificidade a seus alvos. Uma ampla variedade de atividades já foi detectada no veneno de aranhas e algumas toxinas isoladas têm ajudado no desenvolvimento de biotecnologias em diferentes áreas. Visto estes fatos, esse estudo teve como objetivo identificar as toxinas do veneno da aranha Avicularia juruensis, que foi escolhida para este estudo devido ao fato de geralmente consumir pequenas aves e, por este motivo, provavelmente possuir veneno bastante tóxico e com ação rápida. Para isso, foi feita a análise transcriptômica de suas glândulas de veneno e a análise proteômica do veneno. A análise transcriptômica retornou 64.020 transcritos ao todo e, após a remoção dos redundantes e dos que possuíam FPKM menor do que 1, foram obtidos 46.537. Com eles foi montado um banco de dados denominado Best candidates. Estes transcritos também foram submetidos a buscas utilizando-se as ferramentas UniprotToxins e VenomKB, os que apresentaram homologia com moléculas depositadas nestes bancos foram utilizados para a montagem de um segundo banco de dados, nomeado Uniprot toxins. Os 46.537 transcritos também foram manualmente anotados, obtendo-se ao final 203, estes compuseram um terceiro banco de dados chamado Transcriptoma anotado. Os três bancos criados com os transcritos foram empregados na análise dos resultados obtidos por espectrometria de massas. A combinação das técnicas de análise transcriptômica e espectrometria de massas foi empregada com o objetivo de verificar se as toxinas observadas no transcriptoma realmente estavam presentes no veneno. Com esta abordagem, foi possível verificar que as terafotoxinas são as moléculas mais abundantes, em especial as U-terafotoxinas. Elas são toxinas encontradas em venenos de aranhas pertencentes à família Theraphosidae e, em sua maioria, possuem ação neurotóxica e podem agir numa ampla gama de alvos moleculares. Ademais, tendo em vista que as U-terafotoxinas foram as toxinas mais abundantes, foi construída uma árvore filogenética ilustrativa com as mesmas, o que ajudou a compreender um pouco mais sobre a evolução destas toxinas entre as aranhas. Além das terafotoxinas também foi observada a presença de CRISPs, hialuronidase e neprilisinas. Visto estes resultados, é provável que o veneno de A. juruensis é bastante neurotóxico e a presença das enzimas é um indicativo de que ele age rapidamente. Estudos posteriores são necessários para a avaliação do modo de ação deste veneno sobre vertebrados e invertebrados e novas análises empregando-se diferentes metodologias podem ajudar a identificar uma maior quantidade de toxinas.
Title in English
Toxins from Avicularia juruensiss spider ven.
Keywords in English
Characterization
Theraphosidae
Toxin
Transcriptome
Venom
Abstract in English
Spiders are one of the most diverse groups in the number of species and are among the most successful venomous animals because they are distributed all over the world and inhabit practically all environments. This broad distribution suggests that they have very efficient defense mechanisms, one of them is the production of venom, which is the result of millions of years of evolution and consists of a complex mixture of toxins. Animal venoms can be good sources of molecules with therapeutic and biotechnological potential since it contains many biologically active components that have high target specificity. A wide variety of activities have already been detected in spider venom and some isolated toxins are being used in the development of biotechnologies in different areas. Given these facts, this study aimed to identify the toxins in the venom of the spider Avicularia juruensis, which was chosen because it generally eats small birds and, for this reason, it probably has a very toxic and fast-acting venom. For this, the transcriptomic analysis of their venom glands and the proteomic analysis of the venom were performed. The transcriptomic analysis returned a total of 64,020 transcripts and, after removing the redundant ones and those with FPKM <1, 46,537 were obtained. With them, a database named Best candidates was created. These transcripts were also searched using the UniprotToxins and VenomKB tools, those that showed homology with molecules deposited in these tools were used to assemble a second database named Uniprot toxins. The 46,537 transcripts were also manually annotated, resulting in 203, which made up the third database Annotated transcriptome. These three databases created with the transcripts were used to analyze the results obtained by mass spectrometry. The combination of transcriptomic analysis and mass spectrometry approaches was used to verify if the toxins observed in the transcriptome are present in the venom. So, it was possible to verify that terafotoxins are the most abundant molecules, especially the U-terafotoxins. They are toxins found in the venoms of spiders belonging to the Theraphosidae family and, most of them, have neurotoxic action and can act on a wide range of molecular targets. Furthermore, considering that U-terafotoxins were the most abundant toxins, an illustrative phylogenetic tree was constructed with them, which helped to understand a little more about the evolution of these toxins among spiders. In addition to terafotoxins, the presence of CRISPs, hyaluronidase, and neprilysins was also observed. Considering these results, it is probable that A. juruensis venom is quite neurotoxic and the presence of enzymes indicates that it acts fast. Further studies are needed to evaluate the mode of action of this venom on vertebrates and invertebrates, and new analyzes using different methodologies may help to identify more toxins.
 
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Release Date
2025-03-27
Publishing Date
2023-04-06
 
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