As aranhas estão entre os predadores mais engenhosos da Terra, capturando suas presas por todos os meios necessários. Aranhas tecedeiras constroem teias para capturar suas presas. As aranhas-lobo emboscam suas presas no solo durante a noite. Quase todas as aranhas usam veneno quando caçam.
Mas o veneno de cada aranha é um coquetel de ingredientes tão variado quanto seu comportamento de caça. Alguns ingredientes do veneno podem causar danos a pessoas, enquanto outros não. Como resultado, apenas algumas aranhas representam uma ameaça à saúde humana, enquanto a maioria é inofensiva e até benéfica para o controle de pragas.
Nos Estados Unidos, as aranhas perigosas para as pessoas incluem a aranha-violinista, um tipo de aranha reclusa que tem uma toxina necrótica que destrói tecidos, e a viúva-negra, que tem uma neurotoxina especial que danifica as células nervosas.
Mas como essas toxinas funcionam? Meu laboratório, em colaboração com minha colega Greta Binford, vem estudando toxinas de veneno há mais de duas décadas. Em uma pesquisa recém-publicada liderada pela minha ex-aluna Alexandra Sundman, capturamos a estrutura da toxina produzida pela Sicarius levii, um aranha da areia de seis olhos parente da aranha-violinista e encontrada no Chile. Nossas descobertas fornecem novas pistas para o desenvolvimento de novos tratamentos para picadas de aranha.
Destruindo a superfície celular
A toxina no veneno desta aranha reclusa é uma enzima, uma proteína que acelera certas reações químicas.
A toxina da aranha se liga à superfície das células e desliza por ela como um cortador de grama, cortando as cabeças das moléculas nessa superfície. Enquanto trabalhava no meu laboratório, meu ex-aluno Dan Lajoie descobriu que a toxina transforma essas moléculas da superfície em estruturas anelares incomuns. Quando o sistema imune ataca essas células danificadas e frágeis, isso pode levar à morte generalizada do tecido, chamada necrose.
Por razões que os pesquisadores ainda não compreendem, essas toxinas causam necrose em humanos, mas parecem afetar principalmente as células nervosas de insetos que são presas das aranhas. Ambos os efeitos provavelmente resultam de membranas celulares danificadas ou reorganizadas.
Para entender melhor como o veneno de aranha danifica as células, minha equipe e eu cristalizamos e fizemos raios-X de uma toxina de uma destas aranhas chilenas enquanto ela se liga a moléculas-alvo encontradas nas membranas celulares. Ficamos impressionados ao contemplar uma estrutura que revela como a toxina se liga às superfícies celulares. Claramente visíveis na boca da enzima estavam as moléculas da superfície celular, posicionadas de forma a mostrar como a enzima corta a cabeça e a transforma em um anel.
A toxina da aranha (cinza), especificamente a toxina fosfolipase D, se liga às membranas celulares (amarelas).Matthew Cordes/ChimeraX, CC BY-SAQuando comparamos a estrutura da toxina quando ligada às suas moléculas-alvo com a sua estrutura quando não está ligada, observamos mudanças que sugerem que ela é ativada quando se liga às superfícies celulares. Ou seja, ela começa a danificar as células assim que se liga à sua superfície.
Descobrindo a aranha reclusa
Fiéis ao seu nome, as aranhas reclusas tendem a habitar locais escuros e cobertos, como pilhas de lenha, armários e fronhas, e podem acidentalmente entrar em contato com pessoas. Elas não são agressivas, mas mordem quando ameaçadas. O sintoma mais comum é uma ferida grave na pele que pode exigir enxertos, mas a toxina também pode danificar os glóbulos vermelhos e causar insuficiência renal com risco de vida.
As lesões causadas pelas aranhas reclusas podem ser diagnosticadas incorretamente devido à sua semelhança com feridas causadas por bactérias como a Staphylococcus resistente à meticilina. Não há tratamentos aprovados nos EUA, embora antivenenos estejam disponíveis na América do Sul.
Nossa esperança é que este trabalho possa orientar os cientistas no desenvolvimento de novas formas de tratar picadas de aranha e bloquear o efeito de suas toxinas, seja interferindo na capacidade delas de se ligarem à superfície das células, seja alterando-as quimicamente.
Matthew Cordes recebeu financiamento da National Science Foundation e do Bio5 Institute.
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