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Evolution of northeast atlantic and mediterranean scorpionfish scorpaena and their venom protein profiles
Authors
Abstract(s)
Venomous marine vertebrates remain poorly studied compared to their terrestrial counterparts. Venoms are valuable resources for the discovery of new compounds with biotechnological potential, namely, in health sciences. However, to discover new proteins with pharmaceutical interest, it is necessary to acquire basic knowledge on venomous species and their venom “cocktails”. Phylogeny can be used as a roadmap to guide research in this field, by allowing to know the relationships between species and prospect about the existence of similar proteins in closely related species not yet studied.
Scorpaena are known marine venomous fish, with species distributed throughout all the oceanic basins. In some NE Atlantic and Mediterranean Sea countries, they are known to be part of the range of species caught by artisanal fishing, and for causing episodes of envenomation.
In this work, the phylogeny of 8 of the 9 Scorpaena species from the NE Atlantic and Mediterranean Sea was studied. This was the first phylogeny to encompass such a wide number of species of this genus. In parallel, protein profiles from five Scorpaena species were investigated, concluding that their venom profiles seem to differ in protein composition, even comparing sister species. This result supports the hypothesis of fish venoms suffering natural selection and allows to recognize the utility of phylogeny in guiding biotechnological studies with venoms from marine organisms.
Os vertebrados marinhos venenosos permanecem relativamente pouco estudados quando os comparamos com os seus homólogos terrestres. Os venenos são um recurso valioso para a pesquisa de novos compostos com potencial biotecnológico, nomeadamente na área da saúde. Contudo, para conhecer novas proteínas de interesse farmacêutico, é necessário conhecer as espécies e os seus “cocktails” venenosos. A filogenia pode ser uma ferramenta para conduzir a investigação nesta área, ao perspetivar a existência de uma molécula bioativa no veneno de espécies relacionadas que ainda não houve oportunidade de estudar. O género Scorpaena inclui peixes marinhos venenosos que se distribuem por todas as bacias oceânicas. Em alguns países do Nordeste do Oceano Atlântico e do Mar Mediterrâneo, são conhecidas por fazerem parte do leque de espécies capturadas na pesca artesanal, e pelos episódios de envenenamento que causam. Neste trabalho foi estudada a filogenia de 8 das 9 espécies de Scorpaena do Nordeste do Oceano Atlântico e do Mar Mediterrâneo, sendo esta a primeira filogenia a englobar um número tão abrangente de espécies deste género. Paralelamente, os perfis proteicos dos venenos de cinco destas espécies foram investigados, concluindo-se que diferem entre si inclusive quando são comparados perfis de venenos de espécies irmãs. Esta diversidade pode ser suportada por hipóteses alternativas, nomeadamente a de que os venenos estão sob ação de seleção natural ou estes venenos representam traços antigos de divergência rápida. Os resultados desvendam informação acerca da evolução destas espécies e dos seus venenos, permitindo assim reconhecer a utilidade da filogenia como um mapa a utilizar em estudos biotecnológicos no futuro.
Os vertebrados marinhos venenosos permanecem relativamente pouco estudados quando os comparamos com os seus homólogos terrestres. Os venenos são um recurso valioso para a pesquisa de novos compostos com potencial biotecnológico, nomeadamente na área da saúde. Contudo, para conhecer novas proteínas de interesse farmacêutico, é necessário conhecer as espécies e os seus “cocktails” venenosos. A filogenia pode ser uma ferramenta para conduzir a investigação nesta área, ao perspetivar a existência de uma molécula bioativa no veneno de espécies relacionadas que ainda não houve oportunidade de estudar. O género Scorpaena inclui peixes marinhos venenosos que se distribuem por todas as bacias oceânicas. Em alguns países do Nordeste do Oceano Atlântico e do Mar Mediterrâneo, são conhecidas por fazerem parte do leque de espécies capturadas na pesca artesanal, e pelos episódios de envenenamento que causam. Neste trabalho foi estudada a filogenia de 8 das 9 espécies de Scorpaena do Nordeste do Oceano Atlântico e do Mar Mediterrâneo, sendo esta a primeira filogenia a englobar um número tão abrangente de espécies deste género. Paralelamente, os perfis proteicos dos venenos de cinco destas espécies foram investigados, concluindo-se que diferem entre si inclusive quando são comparados perfis de venenos de espécies irmãs. Esta diversidade pode ser suportada por hipóteses alternativas, nomeadamente a de que os venenos estão sob ação de seleção natural ou estes venenos representam traços antigos de divergência rápida. Os resultados desvendam informação acerca da evolução destas espécies e dos seus venenos, permitindo assim reconhecer a utilidade da filogenia como um mapa a utilizar em estudos biotecnológicos no futuro.
Description
Dissertação de Mestrado apresentada no ISPA – Instituto Universitário para obtenção de grau de Mestre na especialidade de Biologia Marinha e Conservação.
Keywords
Scorpaena Phylogeny Venoms Blue biotechnology Venomous fishes Filogenia Venenos Biotecnologia azul Peixes venenosos