Caracterização estrutural e funcional de peptídeos isolados da teia da aranha trichonephila clavipes

Abstract

As aranhas da espécie Trichonephila clavipes são reconhecidas pela construção de teias orbitais complexas, compostas por fios com propriedades físico-químicas específicas para a captura de presas. Essas teias contêm vesículas que armazenam toxinas peptídicas e compostos orgânicos, fundamentais para paralisar ou provocar a morte dos insetos capturados. Este estudo teve como objetivo isolar, caracterizar estruturalmente e avaliar os níveis de toxicidade dos peptídeos presentes nas teias dessa espécie. O extrato das teias foi fracionado por cromatografia líquida (RP-HPLC), e as sequências dos peptídeos foram determinadas por espectrometria de massas (HPLC-QTof-MS e MS/MS). Após a identificação, os peptídeos foram sintetizados em fase sólida, sendo selecionados três compostos para análises detalhadas: Trichonephiline-1, Trichonephiline-2 e Trichonephiline-3. Esses peptídeos apresentaram caráter ácido e polianiônico, diferenciando-se de toxinas catiônicas comumente descritas em aranhas. A toxicidade foi avaliada em abelhas sem ferrão Melipona scutellaris, utilizadas como modelo biológico. Ensaios de dose-resposta indicaram paralisia transitória com efeitos imediatos após a inoculação. A análise comportamental revelou variações temporais, com efeitos paralisantes intermitentes para Trichonephiline-1 e Trichonephiline-3, enquanto Trichonephiline-2 provocou uma fase excitatória antes da paralisação. As análises enzimáticas, realizadas após 24 horas de exposição, envolveram GST, AChE e CaE-3 na cabeça e GST, CaE-3 e G6PDH no abdômen. Foram observadas poucas diferenças significativas, exceto pela redução da CaE-3 no abdômen, sugerindo resposta de detoxificação. Além disso, a análise proteômica do cérebro de abelhas expostas ao Trichonephiline-1 identificou 695 proteínas distribuídas em processos biológicos, com destaque para alterações em metabolismo mitocondrial, defesa celular e citoesqueleto, refletindo estratégias adaptativas de sobrevivência. Em conjunto, os resultados indicam que os peptídeos isolados apresentam efeitos tóxicos específicos, contribuindo para a compreensão do papel ecológico das toxinas presentes nas teias de T. clavipes.

Spiders of the species Trichonephila clavipes are recognized for their ability to construct orb webs, composed of threads with specific physicochemical properties for prey capture. The webs contain vesicles that harbor peptidic toxins and organic compounds, essential for prey paralysis or death. This study aimed to isolate, determine the chemical structure, and evaluate the toxicity levels of the peptides present in the webs. The extract was fractionated by liquid chromatography (RP-HPLC), and the peptide sequences were determined by mass spectrometry (HPLC-QTof-MS and MS/MS). After sequence determination, the peptides were synthesized in solid phase. Three peptides, named Trichonephiline-1, Trichonephiline-2, and Trichonephiline-3, were selected for structural and functional characterization, being identified as acidic and poly-anionic, which distinguishes them from other spider toxins. Peptide toxicity was tested using the stingless bee Melipona scutellaris as a biological model. Dose-response assays revealed that the peptides caused transient paralysis in the insects, with immediate effects after inoculation. Behavioral analysis, conducted with the aid of cameras and specialized software, indicated temporal variations in the behaviors of bees exposed to the peptides, highlighting the intermittent paralyzing effect of Trichonephiline-1 and Trichonephiline-3, and an excitatory phase observed with Trichonephiline-2. Enzymatic analysis, performed after 24 hours of exposure using GST, AChE, and CaE-3 for the head, and GST, CaE-3, and G6PDH for the abdomen of the bees, showed few significant differences among treatments, except for GST in the abdomen, suggesting a detoxification response related to peptide degradation. Additionally, a proteomic analysis with Trichonephiline-1 was conducted to investigate the insect proteome after exposure. A total of 695 proteins were identified across five treatments, grouped into biological processes. Mitochondrial metabolism, cellular defense, and cytoskeleton processes stood out after 24 hours of exposure, reflecting the animal’s attempt to survive the observed paralysis in behavioral assays, evidenced by a decrease in cytoskeleton proteins and an increase in proteins associated with metabolism and cellular defense. The results suggest that these peptides have specific toxic actions that contribute to understanding the ecological role of toxins in spider webs.