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| O rã de veneno fantasmagórico, Epipedobates anthonyi, é a fonte original de epibatidina, descoberta por John Daly em 1974. De fato, a epibatidina é chamada de sapos desse gênero. A epibatidina não foi encontrada em nenhum animal fora do Equador, e sua fonte final, proposta de ser um artrópode, permanece desconhecida. Esse sapo foi capturado em uma plantação de banana na província de Azuay, no sul do Equador, em agosto de 2017. Crédito: Rebecca Tarvin / Universidade do Texas em Austin Read more at: https://phys.org/news/2017-09-poison-frogs-dont.html#jCp |
Os pesquisadores descobriram que uma pequena mutação genética nos sapos - uma mudança em apenas três dos 2.500 aminoácidos que compõem o receptor - impede a toxina de atuar nos próprios receptores dos rãs, tornando-as resistentes aos seus efeitos letais. Não só isso, mas precisamente a mesma mudança apareceu de forma independente três vezes na evolução desses sapos.
"Ser tóxico pode ser bom para a sua sobrevivência - isso lhe dá uma vantagem sobre os predadores", disse Rebecca Tarvin, pesquisadora pós-docente da UT Austin e uma co-primeira autora do artigo. "Então, por que não são mais animais tóxicos? Nosso trabalho está mostrando é se os organismos podem evoluir a resistência às suas próprias toxinas. Descobrimos que a evolução atingiu essa mesma mudança exata em três grupos diferentes de sapos e isso, para mim, é muito lindo".
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| O rã de veneno fantasmagórico ( Epipedobates tricolor ) vive em pequenos riachos rochosos com água corrente rasa. Fotografado na província de Cotopaxi, Equador em agosto de 2017 por David Cannatella. Crédito: David Cannatella / Universidade do Texas em Austin |
Durante décadas, pesquisadores médicos sabiam que essa toxina, a epibatidina, também pode atuar como um poderoso analgésico não aditivo. Eles desenvolveram centenas de compostos da toxina dos sapos, incluindo um que avançou no processo de desenvolvimento de drogas para testes humanos antes de ser descartado devido a outros efeitos colaterais.
A nova pesquisa - mostrando como certas rãs venenosas evoluíram para bloquear a toxina, mantendo o uso de receptores que o cérebro precisa - dá aos cientistas informação sobre a epibatidina que eventualmente pode ser útil na concepção de drogas, como novos analgésicos ou drogas para combater o vício em nicotina.
"Todo o pouco de informação que podemos reunir sobre como esses receptores estão interagindo com as drogas nos aproxima do projeto de remédios melhores", disse Cecilia Borghese, outra co-autora do trabalho e associada de pesquisa no Waggoner Center da universidade para Pesquisa de álcool e toxicodependência.
Um receptor é um tipo de proteína na parte externa das células que transmite sinais entre o exterior e o interior. Os receptores são como fechaduras que ficam fechadas até encontrarem a chave correta. Quando uma molécula com apenas a forma certa vem junto, o receptor é ativado e envia um sinal.
O receptor que Tarvin e seus colegas estudaram envia sinais em processos como aprendizagem e memória, mas geralmente apenas quando um composto que é a "chave" saudável entra em contato com ele. Infelizmente para os predadores de rãs, a epibatidina tóxica também funciona, como uma chave-mestra poderosa, no receptor, seqüestrando células e desencadeando uma explosão de atividade perigosa.
Os pesquisadores descobriram que sapos venenosos que usam epibatidina desenvolveram uma pequena mutação genética que impede a ligação da toxina aos receptores. Em certo sentido, eles bloquearam a chave-mestra. Eles também conseguiram, através da evolução, manter um caminho para que a chave real continue a funcionar, graças a uma segunda mutação genética. Nos sapos, o bloqueio tornou-se mais seletivo.
Combate à doenças
A maneira como o bloqueio mudou sugeriu possíveis novas formas de desenvolver medicamentos para combater doenças humanas.
Os pesquisadores descobriram que as mudanças que dão a resistência das rãs à toxina sem alterar o funcionamento saudável ocorrem em partes do receptor que são próximas, mas nem sequer tocam a epibatidina. Cecilia M. Borghese e Wiebke Sachs, estudantes residentes, estudaram a função dos receptores humanos e de sapos no laboratório de Adron Harris, outro autor e diretor associado do Wagoner Center.
"O mais emocionante é como esses aminoácidos que nem sequer estão em contato direto com a droga podem modificar a função do receptor de forma tão precisa", disse Borghese. O composto saudável, ela continuou, "continua trabalhando como de costume, sem nenhum problema, e agora o receptor é resistente à epibatidina. Isso para mim era fascinante".
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| O rã de veneno fantasmagórico (Epipedobates tricolor) vive em pequenos riachos rochosos com água corrente rasa. Fotografado na província de Bolívar, Equador em agosto de 2017 por Rebecca Tarvin. Crédito: Rebecca Tarvin / Universidade do Texas em Austin. |
Evolução de retração
Trabalhando com parceiros no Equador, os pesquisadores coletaram amostras de tecido de 28 espécies de sapos - incluindo aqueles que usam epibatidina, aqueles que usam outras toxinas e aqueles que não são tóxicos. Tarvin e seus os colegas Juan C. Santos da St. John's University e Lauren O'Connell da Stanford University sequenciaram o gene que codifica o receptor particular em cada espécie. Ela então comparou diferenças sutis para construir uma árvore evolutiva que representa como o gene evoluiu.
Isso representa a segunda vez que Cannatella, Zakon, Tarvin e Santos desempenharam um papel na descoberta de mecanismos que impedem que as rãs se envenenem. Em janeiro de 2016, a equipe identificou um conjunto de mutações genéticas sugeridas para proteger outro subgrupo de rãs venenosas de uma neurotoxina diferente, a batraxotoxina. As pesquisas publicadas este mês foram construídas em sua descoberta e conduzidas por pesquisadores da Universidade Estadual de Nova York em Albany, confirmando que uma das mutações propostas pela UT Austin protege esse conjunto de sapos venenosos da toxina .
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