O misterioso perfil tóxico da tribo Philodryadini: Técnicas ‘ômicas’ revelam variabilidade nos venenos destas serpentes
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Butantan affiliation
Publication type
Master thesis
Language
Portuguese
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Abstract
Philodryadini snakes belong to one of the most diverse families in the world and are
the main opisthoglyphic snakes involved in human envenomation. These snakes play
a fundamental ecological role, with most of them having a generalist feeding habit, but
on the other hand, the species Philodryas agassizii feeds exclusively on arthropods.
Despite all the diversity found in this group, there are still few studies on the
composition and variability of the venoms of this tribe. Thus, this work aims to carry
out the biochemical and functional characterization of the venom of five species of the
genus Philodryas (P. patagoniensis, P. olfersii, P. nattereri, P. mattogrossensis e P.
agassizii), two species of the genus Chlorosoma (C. viridissimum, previously known
as Philodryas viridissima and C. laticeps, formerly known as Philodryas laticeps) and
a species of the genus Xenoxybelis (X. argenteus), through transcriptomic analysis
combined with proteomics and functional analysis of venoms through enzymatic
assays. The most abundant components identified in the venoms were Snake Venom
Metalloproteinases (SVMPs), Cysteine-rich Secretory Proteins (CRISPs) and C-type
Lectins (CTLs), Snake Endogenous Matrix Metalloproteinases type 9 (seMMP-9) and
Snake Venom Serinoproteinases (SVSPs). However, these protein families showed
quantitative variability and a different expression profile in each analyzed genus.
SVMPs were the most abundant components in Philodryas, while seMMP-9 were the
most expressed in Chlorosoma and CRISPs in Xenoxybelis. Furthermore, we can
observe variability within the same genus, where P. olfersii presented a greater amount
of SVSPs than the other species of the genus. The composition of the venoms also
reflected differences in the functional assays, as expected, only P. olfersii showed
proteolytic activity for the substrate of SVSPs, while the other Philodryas were the most
active on the substrate of SVMPs. Chlorosoma species showed higher activity in
gelatin degradation with activity only partially inhibited by EDTA. The gel bands with
the greatest degradation were identified by mass spectrometry and indicated the
presence of seMMP-9, confirming the hypothesis that the proteolytic character of these
proteins is maintained. Thus, the results indicate that within the Philodryadini tribe the Philodryas, Chlorosoma and Xenoxybelis genera are not distinguished only by
morphological characteristics, but also by the biochemical composition of their
venoms. In addition, we describe here for the first time the complete transcriptome of
7 species of the Philodryadini tribe and the proteome of 5 individuals of different
species of this tribe.
Abstract in Portuguese
As serpentes da tribo Philodryadini pertencem a uma das famílias mais diversas do
mundo e são as principais serpentes opistóglifas envolvidas em envenenamentos
humanos. Estas serpentes desempenham papel ecológico fundamental, sendo a
maioria de hábito alimentar generalista, mas em contrapartida, a espécie Philodryas
agassizii se alimenta exclusivamente de artrópodes. Apesar de toda a diversidade
encontrada neste grupo, ainda há poucos estudos sobre a composição e variabilidade
dos venenos desta tribo. Assim, este trabalho visa realizar a caracterização
bioquímica e funcional do veneno de cinco espécies do gênero Philodryas (P.
patagoniensis, P. olfersii, P. nattereri, P. mattogrossensis e P. agassizii), duas
espécies do gênero Chlorosoma (C. viridissimum, anteriormente nomeada como
Philodryas viridissima e C. laticeps, anteriormente conhecida como Philodryas
laticeps) e uma espécie do gênero Xenoxybelis (X. argenteus), através da análise
transcriptômica combinada à proteômica e análise funcional dos venenos através de
ensaios enzimáticos. Os componentes mais abundantes identificados nos venenos
foram as Metaloproteinases de Veneno de Serpente (SVMPs), Proteínas Secretoras
Ricas em Cisteína (CRISPs) e Lectinas do tipo C (CTLs), Metaloproteinases de Matriz
do tipo 9 Endógenas de Serpente (seMMP-9) e Serinoproteinases de Veneno de
Serpente (SVSPs). No entanto, essas famílias de proteínas apresentaram
variabilidade quantitativa e um perfil de expressão diferente em cada gênero
analisado. As SVMPs foram os componentes mais abundantes em Philodryas,
enquanto que as seMMP-9 foram as mais expressas em Chlorosoma e as CRISPs
em Xenoxybelis. Além disso, podemos observar variabilidade dentro do mesmo
gênero, onde P. olfersii apresentou uma maior quantidade de SVSPs que as outras
espécies do gênero. A composição dos venenos também refletiu diferenças nos
ensaios funcionais, como já era esperado, apenas P. olfersii apresentou atividade
proteolítica para o substrato de SVSPs, enquanto que as demais Philodryas foram as
mais ativas no substrato de SVMPs. As espécies de Chlorosoma apresentaram maior
atividade na degradação da gelatina com atividade apenas parcialmente inibida pelo EDTA. As bandas do gel com maior degradação foram identificadas por
espectrometria de massas e indicaram a presença de seMMP-9, confirmando a
hipótese de que o caráter proteolítico destas proteínas é mantido. Dessa forma, os
resultados indicam que dentro da tribo Philodryadini os gêneros Philodryas,
Chlorosoma e Xenoxybelis não se distinguem apenas por características
morfológicas, mas também pela composição bioquímica de seus venenos. Além disso,
descrevemos aqui pela primeira vez o transcriptoma completo de 7 espécies da tribo
Philodryadini e o proteoma de 5 indivíduos de espécies diferentes dessa tribo.
Reference
TIOYAMA, Emilly Campos. O misterioso perfil tóxico da tribo Philodryadini:
Técnicas ‘ômicas’ revelam variabilidade nos venenos destas serpentes. 2022. 115 p.
Dissertação (Mestrado em Ciências - Toxinologia) – Instituto Butantan, São Paulo,
2022.
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/5390
Keywords
Funding agency
Issue Date
2023
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