Como sapos venenosos se protegem de suas toxinas?

Para alguns anfíbios venenosos, ganhar resistência para as suas próprias toxinas vem com um preço.

A modificação genética que dá a esse grupo de sapos imunidade a sua toxina letal também desencadeia uma mensagem química no cérebro. Mas esses sapos conseguiram lidar com esse efeito colateral potencialmente devastador através de outros ajustes genéticos, cientistas reportaram em 22 de setembro.

Enquanto outros estudos haviam identificado as mudanças genéticas que dão aos sapos resistência a toxinas específicas, este estudo “permite que você veja por baixo do véu” para ver todos os efeitos que essas mudanças causam e como os sapos têm compensado isso, diz Butch Brodie, um biólogo evolucionista da Universidade de Virgínia, que não estava envolvido na pesquisa.

Muitos sapos venenosos carregam coquetéis de alcalóides tóxicos em sua pele como uma defesa contra predadores. Essas toxinas, que são adquiridas através da dieta, variam de espécie para espécie. Aqui, os pesquisadores estudavam sapos que carregam a epibatidina, uma substância tão venenosa que apenas um milionésimo de grama pode matar um rato.

Estudos anteriores mostraram que sapos venenosos haviam se tornado resistentes às toxinas que os anfíbios carregam mexendo com as proteínas que essas toxinas usam para se prender ao corpo.

Mudar de lugar alguns blocos de proteínas ou aminoácidos, altera o formato da proteína, o que previne a toxina de se ligar. Mas fazer essa mudança pode ter efeitos colaterais indesejáveis também, diz o estudo com co-autoria de Rebecca Tarvin, bióloga evolucionista da Universidade do Texas, em Austin.

Por exemplo, a toxina epibatidina se liga a proteínas que são alvos da acetilcolina, um neurotransmissor que é necessário para o funcionamento normal do cérebro. O que Tarvin e seus colegas estudaram é como o receptor de acetilcolina é diferente entre espécies de sapos venenosos que são resistentes a epibatidina enquanto alguns de seus parentes não são.

Identificar essas diferenças entre os sapos em relação a esse receptor de proteínas/aminoácidos permitiu que os pesquisadores sistematicamente testassem os efeitos de cada mudança. Para fazer isso, os cientistas colocaram instruções genéticas para a mesma proteína de humanos, que não são resistentes a epibatidina, em ovos de sapos. Os pesquisadores então substituíram os aminoácidos selecionados no código humano com os respectivos presentes nos sapos venenosos para encontrar um aminoácido que fosse um “liga/desliga” que resultasse no receptor de proteína ser resistente à epibatidina.

Mas a resistência à epibatidina não é algo objetivo e direto, como descobriram. “Nós percebemos que substituindo um desses aminoácidos na proteína humana fez ela ser resistente à epibatidina, mas também afetou sua interação com a acetilcolina”, diz a coautora do estudo, Cecilia Borghese, neurofarmacologista também da Universidade do Texas, em Austin. “Ambos estão ligados na mesma região da proteína. É uma situação delicada”. Isso quer dizer que, o aminoácido que tornou o receptor de proteína resistente à epibatidina também fez com que a acetilcolina fosse difícil de se ligar, potencialmente impedindo que o mensageiro químico faça seu trabalho.

Mas os sapos não parecem prejudicados. Isso é porque outros aminoácidos em outros locais no receptor de proteínas aparentemente compensaram essa diferença, de acordo com a descoberta de Borghese e Tarvin, criando uma proteína que não deixa a toxina grudar, mas ainda responde normalmente a acetilcolina.

A mudança no aminoácido que dá resistência aparentemente evoluiu três vezes separadamente nos sapos venenosos, diz Tarvin. São três diferentes linhagens de sapos que têm resistência ao veneno, e todos eles ganham imunidade mudando o mesmo “interruptor”. Mas os aminoácidos que fazem a acetilcolina responder normalmente não são os mesmos nos três grupos.

“É uma convergência interessante que esses outros interruptores não sejam identicos mas todos eles recuperam essa função”, diz Brodie.

“It’s a cool convergence that these other switches weren’t identical, but they all seem to recover that function,” Brodie says.

Fontes: R. Tarvin et al. Interacting amino acid replacements allow poison frogs to evolve epibatidine resistance. Science. Vol. 357, September 22, 2017, p. 1261. doi:10.1126/science.aan5061.

Por: Laurel Hamers

Tradução: Deise Sulzbach