Archivo: Biotecnología
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M. en Biotec. Herlinda Catalina Clement Carretero / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Biól. Francia García García / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
El Phylum Artrópodo (griego: arthron, unión y pous, podos, pié) es el conjunto más extenso del reino animal, ya que comprende más de las tres cuartas partes de todas las especies conocidas. Aproximadamente se tienen registradas 900 mil especies. Los artrópodos incluyen a las arañas, escorpiones, garrapatas, ácaros, crustáceos, milpiés, ciempiés, insectos, entre otros (Hickman et al., 1991).
El número de especies de arañas descritas en el mundo es alto, se han reportado cifras que van desde 30 mil hasta 50 mil especies (Rosentahal et al., 1989). Todas las arañas son carnívoras. Muchas están especializadas en construir trampas (telaraña), mientras que otras cazan a sus víctimas. Los insectos constituyen la principal fuente de alimento, pero existen otros artrópodos así como pequeñas lagartijas y pequeños roedores que también forman parte de su alimentación (Foelix, 1996). En principio todas las arañas son venenosas, y desde el punto de vista médico, las arañas son temidas por la toxicidad de su veneno, sin embargo, son escasas las especies verdaderamente peligrosas. Esto se debe a que el veneno de algunas especies no contienen fracciones tóxicas que afecten al hombre o que la cantidad de veneno inyectado sea muchas veces insuficiente para causar algún daño fisiológico importante (Rosentahal et al., 1989).
En el Instituto de Biotecnología de la UNAM se han realizado estudios con venenos de diferentes tarántulas, dichos ejemplares son proporcionados por el aracnario “Beatriz Blanco de López Silanes” del mismo Instituto. La obtención de los venenos se logra mediante estimulación eléctrica en la base de los colmillos de las tarántulas, las cuales deben estar previamente anestesiadas con CO2 e inmovilizadas de las patas. El veneno extraído es retenido en una cánula de plástico y después almacenado en un tubo estéril, este mismo proceso se sigue con varias arañas (de la misma especie) para acumular la mayor cantidad de veneno posible, posteriormente se somete a un proceso de liofilización en donde se elimina el agua mediante sublimación y, finalmente es almacenado a –20 °C; todo esto tiene el objetivo de evitar procesos de degradación y al mismo tiempo aumentar su vida media.
Químicamente el veneno de las arañas se ha definido como un "sistema de multicomponentes", por lo que es necesario separar cada uno de ellos mediante una técnica conocida como cromatografía líquida de alta presión (HPLC, por sus siglas en inglés). De esta manera podemos determinar de manera más precisa aquellos componentes con actividad antimicrobiana, insecticida o analgésica, con lo cual comprobamos que las tarántulas lejos de ser un peligro para los humanos representan una alternativa para combatir algunos problemas de salud que se encuentran vigentes.
Los venenos de arañas contienen entre otros componentes toxinas polipeptídicas de bajo peso molecular que van de 3 a 10 KDa.
Las toxinas tienen principalmente como blanco canales iónicos de membrana ya que al unirse a estos impiden el flujo de iones en neuronas provocando un desbalance en los potenciales de acción, lo cual produce entre otros efectos celulares, una parálisis muscular en insectos (Escoubas et al., 2000). Se ha demostrado que éstos péptidos son tóxicos para insectos y algunos también para reptiles y ratones. El descubrimiento de péptidos insecticidas producidos por el veneno de especies de la familia Theraphosidae en México (tarántulas mexicanas) y de otras especies de estos arácnidos, representan un enorme potencial como biopesticidas más seguros y efectivos para la agroindustria, por lo que en el laboratorio del IBt-UNAM en colaboración con el Centro de Investigación en Biotecnología (CEIB-UAEM) con la Dra. Villegas se esta tratando de analizar las toxinas de los venenos de estas tarántulas y otras especies de arácnidos para encontrar posibles receptores en insectos y sus posibles aplicaciones en el campo agrícola. Esto es, las especies de insectos dañinas a la agricultura están sujetas a una presión intensa de selección por el uso indiscriminado de insecticidas. Como consecuencia se produce una resistencia extensa a los insecticidas, lo cual amenaza el éxito de los programas de control de plagas. Algunos de los mecanismos más potentes de resistencia a insecticidas son las modificaciones de las proteínas blanco de los insecticidas comerciales. Estudios recientes en nuestros laboratorios, utilizando toxinas de araña, han revelado que neurotoxinas específicas contra insectos reconocen tejidos que previamente no se habían identificado como blancos de acción de estos.
Nuestros primeros resultados ha sido con neurotoxinas de arañas donde hemos encontrado que estas moléculas son altamente letales en larvas de lepidópteros (plagas de cereales y vegetales). Estas neurotoxinas aniquilan larvas de lepidópteros pero no son tóxicos a mamíferos. Varias de estas neurotoxinas reconocen blancos específicos y tienen el potencial de ser utilizados como puntas de lanza para la identificación de nuevos receptores, los cuales a su vez podrían utilizarse como blancos de pesticidas comerciales.
El veneno de algunas arañas también presentan péptidos con actividad antibacteriana, los cuales además de tener una superficie hidrofílica tienen una hidrofóbica, contienen una cantidad significativa de aminoácidos cargados positivamente (Villegas y Corzo 2005).
Un ejemplo son los péptidos de las araña Oxyopes kitabensis y Lachesana sp. que por sus características químicas, pueden penetrar membranas celulares, lo que resulta en la formación de poros, los cuales permiten el libre paso de iones, de modo que provocan la despolarización de la membrana celular. Moléculas catiónicas y anfipáticas provenientes del veneno de arañas, así como de otras fuentes, como de las glándulas de la epidermis de ranas, son interesantes ya que podrían actuar como antibióticos contra microorganismos patógenos. Si bien muchas de estas moléculas tienen la desventaja de ser hemolíticas, su potencia microbicida podría ser una ventaja para considerarse como antibióticos alternativos de aplicación tópica.
En el caso particular de la tarántula mexicana Brachypelma smithi, conocida también como “tarántula de rodillas rojas”, se logró determinar la presencia de un componente con actividad antimicrobiana hacia bacterias Gram negativas. Asimismo se evaluó el efecto en Staphylococcus aureus al elaborar una mezcla entre este mismo componente con otra molécula antimicrobiana, mostrado un efecto potenciador posiblemente de tipo sinérgico, esto resulta interesante si consideramos que la cantidad utilizada de los dos antimicrobianos fue menor en comparación a la utilizada individualmente. Finalmente podemos considerar que la obtención de fuentes novedosas de antimicrobianos y la elaboración de mezclas que nos ayuden a disminuir las cantidades utilizadas normalmente, pueden ayudarnos a contender con el problema de resistencia a los antibióticos que existen en el mercado comercial actualmente.
Referencias:
Escoubas, P., Diochot, S. And Corzo, G. 2000. Structure and pharmaclogy of spider venom neurotoxins. Biochimie 82:893-907.
Foelix, R. 1996. Biology of Spiders. Oxford Thieme, 2ª edition, USA. 276 pp.
Hickman, R. 1991. Zoología General. Editorial Interamericana, México 352-369 pp.
Rosentahal, L. and Meldolesi J. 1989. Alpha-latrotoxin and Related Toxins. Pharmacol Therapy. 201: 312-319
Villegas E, Corzo G. Pore-forming peptides from spiders. Toxin Reviews 2005;24:345-357.
El Dr. Alejandro Alagón Cano es médico cirujano de la Facultad de Medicina, UNAM (1978), cursó la Maestría en Ciencias en el Instituto de Investigaciones Biomédicas, UNAM (1980) y el Doctorado en Ciencias en el Instituto de Investigaciones Biomedicas, UNAM (1983). Fue Premio Nacional de Ciencias y Artes por el Gobierno de la República (2005) y Premio UNAM 2004 Innovación Tecnológica. Actualmente es investigador Titular C de Instituto de Biotecnología UNAM y nivel III en el SNI.
El Dr. Gerardo Corzo es originario del Estado de Chiapas y radica en Morelos desde hace 5 años. Realizó sus estudios de licenciatura en la Universidad Autónoma Metropolitana en Ingeniería Bioquímica, sus estudios de Maestría en el Instituto de Investigaciones Biomédicas- UNAM y sus estudios de Doctorado en la Universidad Estatal de Oklahoma, E.U. Trabajo 7 años en el Instituto Suntory en Osaka, Japón donde se inició en la investigación sobre venenos de arácnidos. Actualmente es Investigador Titular B de Tiempo Completo, adscrito al Instituto de Biotecnología-UNAM.
La M. en Biotec. Herlinda Catalina Clement Carretero es originaria de Cuernavaca Morelos, Realizó sus estudios de licenciatura en la Facultad de Ciencias Biológicas UAEM, la Maestria en Biotecnología en el Centro de Investigación en Biotecnología de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Actualmente es técnico academico Titular A del Instituto de Biotecnología de la UNAM y es curadora del aracnario del mismo Instituto.
La Biól. Francia García García es egresada de la Facultad de Ciencias de la UNAM, realizó su tesis de licenciatura en el Instituto de Biotecnología de la misma universidad donde trabajó con el veneno de la araña violinista, causante del loxoscelismo. Actualmente se encuentra realizando su maestría en ciencias bioquímicas en el IBt, donde continúa su investigación con venenos de tarántulas, arañas asiáticas y escorpiones.