Antigenic and Substrate Preference Differences between Scorpion and Spider Dermonecrotic Toxins, a Comparative Investigation
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Diferenças de preferência antigênica e de substrato entre toxinas dermonecróticas de escorpião e aranha: uma investigação comparativa
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Resumo
O escorpião *Hemiscorpius lepturus* e a aranha marrom *Loxosceles intermedia* representam um problema de saúde pública na Ásia e na América, respectivamente. Embora distintos, esses organismos contêm toxinas semelhantes responsáveis pelos principais sinais clínicos do envenenamento. Para melhor compreender as propriedades dessas toxinas, desenvolvemos um estudo para comparar a heminecrolisina recombinante (rHNC) e a rLiD1, as principais toxinas da fosfolipase D dos venenos de escorpião e aranha, respectivamente. Utilizando um ensaio imunoenzimático competitivo (ELISA) e um teste de inibição hemolítica, observamos uma reação cruzada entre os venenos de escorpião e aranha, juntamente com uma similaridade epitópica entre a rHNC e a rLiD1 associada a anticorpos neutralizantes. Os resultados mostram que a capacidade da rHNC de hidrolisar lisofosfatidilcolina (LPC) é equivalente à da rLiD1 de hidrolisar esfingomielina e vice-versa. A rHNC catalisa exclusivamente a transfosfatidilação da LPC, produzindo ácido fosfatídico cíclico (cPA). A análise in silico das ligações de hidrogênio entre a LPC e as toxinas fornece uma possível explicação para a maior atividade transfosfatidilásica da rHNC. Curiosamente, pela primeira vez, revelamos que o ácido lisofosfatídico (LPA) pode ser um substrato para ambas as enzimas, utilizando ensaios celulares e enzimáticos. A descoberta da utilização do LPA como substrato, bem como a formação de cPA como produto final, pode lançar mais luz sobre a base molecular do envenenamento por Hemiscorpius lepturus e também sobre o loxoscelismo.
Abstract
The Hemiscorpius lepturus scorpion and brown spider Loxosceles intermedia represent a public health problem in Asia and America, respectively. Although distinct, these organisms contain similar toxins responsible for the principal clinical signs of envenomation. To better understand the properties of these toxins, we designed a study to compare recombinant Heminecrolysin (rHNC) and rLiD1, the major phospholipase D toxins of scorpion and spider venom, respectively. Using a competitive ELISA and a hemolytic inhibition test, we come to spot a cross reaction between scorpion and spider venoms along with an epitopic similarity between rHNC and rLiD1 associated with neutralizing antibodies. Results show that the ability of the rHNC to hydrolyze lysophosphatidylcholine (LPC) is equivalent to that of rLiD1 to hydrolyze sphingomyelin and vice-versa. rHNC exclusively catalyze transphosphatidylation of LPC producing cyclic phosphatidic acid (cPA). The in-silico analysis of hydrogen bonds between LPC and toxins provides a possible explanation for the higher transphosphatidylase activity of rHNC. Interestingly, for the first time, we reveal that lysophosphatidic acid (LPA) can be a substrate for both enzymes using cellular and enzymatic assays. The finding of the usage of LPA as a substrate as well as the formation of cPA as an end product could shed more light on the molecular basis of Hemiscorpius lepturus envenomation as well as on loxoscelism.
Assunto
Fosfolipases, Venenos de Escorpião, Venenos de aranha
Palavras-chave
Hemiscorpius, Loxosceles, Phospholipase D, Transphosphatidylase activity, Cyclic phosphatidic acid
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