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Publicação
A COMPUTATIONAL APPROACH TO IDENTIFY TARGET RECEPTORS OF MARINE TOXINS IN THE HUMAN PROTEOME: POTENTIAL BIOTECHNOLOGICAL APPLICATIONS
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Orientador(es)
Resumo(s)
The marine environment has a tremendous biodiversity, which implies an almost limitless source of
bioreactives with potential biotechnological applications. Within these, proteinaceous toxins are
highlighted as most evolved to interact with specific molecular targets. Toxins are part of complex
cocktails, such as venoms, that are secreted for predation or defence. Recently, new drugs developed
from marine natural products reached the market, like Prialt, a synthetic painkiller derived from a
conotoxin. Altogether, marine invertebrates can be high-prized sources for novel bioreactives with
biomedical applications, particularly the Polychaeta, due to their abundance and diversity albeit little
explored. Glycera alba and Hediste diversicolor are two Polychaeta with distinct behaviours, but
suspected to secrete toxins with different purposes. A comparative transcriptomic analysis between
species and organs revealed distinct toxins and other bioreactives. Specifically, the venom apparatus
of G. alba is localized in the proboscis and that neurotoxins and diffusing agents are secreted to
overwhelm prey. On the other hand, H. diversicolor, an opportunistic forager, secretes fewer, less
specific, toxins that are seemingly a defence measure against predators and pathogens. The analysis
of protein-protein interactions between proteins predicted from the worms’ transcriptome and the human
proteome allowed unravelling novel toxins and bioreactives with potential biomedical applications, from
which two full-coding sequences from both species were isolated. Among these, are proteins from G.
alba’s venom that can interfere with regulatory pathways of apoptosis, for instance involving FADD, BAD
and FAIM. In turn, H. diversicolor yielded proteins that can regulate the human innate immune response.
These results show that omics and bioinformatics can be a powerful tool for bioprospecting and drug
discovery, enabling mining through complex transcriptomes even of organisms with reduced genomic
annotation. They also show that interactome-directed analysis against the druggable human proteome
can be a highly efficient alternative to the design of synthetic drugs.
A enorme biodiversidade do ambiente marinho poderá implicar uma fonte quase ilimitada de bioreactivos com potencial para aplicações biotecnológicas. As toxinas peptídicas destacam-se, pois a maioria evoluiu para interagir com alvos molecular específicos. Estes constituintes de cocktails complexos, nomeadamente, de venenos, são secretados para predação ou defesa. Recentemente, novos fármacos baseados em produtos naturais marinhos chegaram ao mercado, como Prialt, um analgésico sintético desenvolvido a partir de uma conotoxina. Os invertebrados marinhos, nomeadamente poliquetas, podem ser fontes com elevado potencial para a descoberta de novos bioreactivos com interesse biomédico devido à sua abundância e diversidade, apesar de serem poucos estudados. Glycera alba e Hediste diversicolor são dois poliquetas com comportamentos distintos, mas poderão secretar toxinas com diferentes intuitos. A análise transcriptómica comparativa entre espécies e órgãos revelou diferentes toxinas e bioreactivos. Segundo os resultados, o sistema de secreção de veneno de G. alba está localizado no proboscis, onde ocorre a secreção de neurotoxinas e agentes permeabilizantes para paralisar as presas. No entanto, H. diversicolor, um oportunista em termos alimentares, secreta menos toxinas e com menor especificidade como uma medida de defesa contra predadores e patógenes. A análise de interações proteína-proteína entre proteínas destes anelídeos e o proteoma humano revelou novos bioreactivos com potenciais aplicações biomédicas, entre os quais duas regiões codificantes de ambas as espécies foram isoladas. Enquanto que proteínas do veneno de G. alba, como BAD, FAD e FAIM, podem interferir com a regulação da apoptose, proteínas de H. diversicolor poderão regular a resposta imunitária inata humana. Os resultados ilustram que as ómicas e a bioinformática são poderosas ferramentas para a bioprospecção marinha e descoberta de novos fármacos, mesmo através do estudo de transcriptomas complexos de organismos com reduzida anotação genómica. Uma análise dirigida contra o interactoma com proteoma humano poderá constituir uma alternativa ao desenho de fármacos sintéticos.
A enorme biodiversidade do ambiente marinho poderá implicar uma fonte quase ilimitada de bioreactivos com potencial para aplicações biotecnológicas. As toxinas peptídicas destacam-se, pois a maioria evoluiu para interagir com alvos molecular específicos. Estes constituintes de cocktails complexos, nomeadamente, de venenos, são secretados para predação ou defesa. Recentemente, novos fármacos baseados em produtos naturais marinhos chegaram ao mercado, como Prialt, um analgésico sintético desenvolvido a partir de uma conotoxina. Os invertebrados marinhos, nomeadamente poliquetas, podem ser fontes com elevado potencial para a descoberta de novos bioreactivos com interesse biomédico devido à sua abundância e diversidade, apesar de serem poucos estudados. Glycera alba e Hediste diversicolor são dois poliquetas com comportamentos distintos, mas poderão secretar toxinas com diferentes intuitos. A análise transcriptómica comparativa entre espécies e órgãos revelou diferentes toxinas e bioreactivos. Segundo os resultados, o sistema de secreção de veneno de G. alba está localizado no proboscis, onde ocorre a secreção de neurotoxinas e agentes permeabilizantes para paralisar as presas. No entanto, H. diversicolor, um oportunista em termos alimentares, secreta menos toxinas e com menor especificidade como uma medida de defesa contra predadores e patógenes. A análise de interações proteína-proteína entre proteínas destes anelídeos e o proteoma humano revelou novos bioreactivos com potenciais aplicações biomédicas, entre os quais duas regiões codificantes de ambas as espécies foram isoladas. Enquanto que proteínas do veneno de G. alba, como BAD, FAD e FAIM, podem interferir com a regulação da apoptose, proteínas de H. diversicolor poderão regular a resposta imunitária inata humana. Os resultados ilustram que as ómicas e a bioinformática são poderosas ferramentas para a bioprospecção marinha e descoberta de novos fármacos, mesmo através do estudo de transcriptomas complexos de organismos com reduzida anotação genómica. Uma análise dirigida contra o interactoma com proteoma humano poderá constituir uma alternativa ao desenho de fármacos sintéticos.
Descrição
Palavras-chave
Glycera alba Hediste diversicolor Polychaeta RNA-Seq Venom nteractome-directed analysis