Estudio de las lectinas presentes en el veneno del escorpión Tityus macrochirus

Abstract

Las lectinas son glicoproteínas de origen no inmune, que reconocen carbohidratos con diferentes afinidades, por lo tanto, tienen un amplio espectro de estudio y aplicación, en diferentes campos como el médico, por ejemplo, en terapias antirretrovirales y antitumorales. Paralelamente, son de gran importancia en el estudio de formación de complejos lectina–carbohidrato, así como las interacciones proteína carbohidrato, que conducen a diferentes respuestas biológicas. Se encuentran en todos los organismos desde virus hasta humanos, aunque han sido muy bien estudiadas en animales y plantas superiores. Su alta distribución en los diferentes reinos muestra su importancia en los procesos celulares, que se dan por interacciones célula–célula, hospedero–patógeno, y planta–simbionte, entre otras. En el caso de los artrópodos, las funciones fisiológicas de las lectinas aún no están establecidas, sin embargo, hay evidencia de su importancia en la respuesta inmune, metamorfosis, diferenciación, muda, entre otras. Con respecto al estudio de las lectinas en venenos, es muy poco lo que se menciona en las revisiones y en términos generales es muy escaso. Los estudios se han limitado en su mayoría a las lectinas del veneno de serpientes (85.9%) y en menor proporción peces (5,6%), arañas y escorpiones (2,8%). Puesto que, a partir de la glándula de escorpión, se ha registrado solamente una secuencia hipotética para la lectina de Tityus obscurus (TyobL), obtenida mediante estudios de transcriptómica. Además, la única lectina estudiada a partir del veneno es la de Buthus occitanus, especie del sur de Vietnam, que se caracteriza por reconocer residuos de Fuc>> D-Glc > L-Rham= D-xyl, y solo se conoce su análisis de aminoácidos y peso molecular de subunidades. Por consiguiente y teniendo en cuenta que no existen estudios enfocados en lectinas presentes en veneno de escorpión, y que además no se conoce la secuencia ni la estructura terciaria, con el desarrollo de este trabajo se detectaron nuevas lectinas (TymaLs), a partir del veneno de Tityus macrochirus, una especie endémica del departamento de Cundinamarca, las cuales se caracterizaron por ser glicoproteínas de alto peso molecular (>100 kDa), reconocer residuos de lactosa y/o azúcares acetilados, y estar compuestos por monómeros de pesos moleculares ~ 15 kDa. Para complementar el conocimiento acerca de estas lectinas, se llevaron a cabo estudios de predicción estructural con la secuencia (nt) propuesta para la lectina de T.obscurus (TyobL), los resultados obtenidos por SWISS MODEL muestran que es una lectina tipo taquilectina (TL), similar a la isolectina 5a de Tachypleus tridentatus purificada de la hemolinfa del cangrejo (Texto tomado de la fuente).

Lectins are proteins of no immune origin belonging to a diverse animal or plant origin group and are characterized by irreversibly binding a given monosaccharide or oligosaccharide. These properties have made them essential molecules in studying carbohydrate structure and function. Studying glycans’ function and how they can regulate biological processes is one of the most rapidly growing fields in biochemistry and molecular biology; this ranges from coagulation to viral and bacterial infection processes acting on different types of cells. Lectins have been clues in the knowledge in this area which will lead to developing new alternatives in treating diseases. Advances in proteomics have also generated growing interest in understanding how glycans participate in the multiple interactions at the cellular level where glycoproteins play a particular role. The most well-known interactions leading to biological responses are protein-protein or protein-carbohydrate ones, while eventual carbohydrate-carbohydrate interactions have not been considered relevant to date; experimental evidence has been presented which has implicated them in biological processes including cellular traffic, host-pathogen interactions, embryogenesis, spermatogenesis, fertilization, nervous system development, and angiogenesis. Many studies related to Arthropods´ lectins are carried out although physiological functions have not been established yet, there is evidence about the role immune system, metamorphosis, and differentiation, among others. However, regarding venom lectins, scarce information is found in the bibliography. Mainly studies have been mostly snakes (85.9%) and, to a lesser extent, fish (5.6%), spiders, and scorpions 82.8%). Only one hypothetical sequence has been registered for Tityus obscurus lectin (TyobL) obtained in transcriptomics studies. Additionally, only one lectin from Buthus occitanus venom was isolated and characterized for recognizing Fuc>> D-Glc > L-Rham= D-xyl residues, aminoacidic and carbohydrate analysis and molecular weight were studied too. Thus, limited structural information is available about its primary and tertiary structure. Likewise, their sequence in nucleotides or amino acid is generally unknown preventing their production in recombinant form. Considering that no studies are focusing on the detection, isolation, and biochemical characterization of lectins from scorpion venom, in this work, an endemic specie from the department of Cundinamarca, Tityus macrochirus (TymaLs) were studied to detect and isolate new lectins (TymacLs), which had specificity towards lactose residues (β-D-Gal (1-4)-β-D-GlcNAc–O-R) and acetylated carbohydrates. These lectins are glycoproteins with molecular weight higher (>100 kDa), and 15 kDa for monomers forms. To deepen the knowledge of these lectins, we chose the sequence from T. obscurus, for carrying out structural prediction studies. These results obtained by SWISS-MODEL showed that it is a tachylectin-like lectin (TL), from Tachypleus tridentatus crab hemolymph.