SNTX, Toxina del pez piedra
Taller Escolar de Verano Genes y Genomas
Alejandra Huerta
17/01/2021
Introducción; Pez piedra
El pez piedra [Synanceia horrida] pertenece a la familia de los Synanceiidae, un grupo de peces venenosos. Su aleta dorsal cuenta con trece espinas que inyectan una cantidad de veneno proporcional a la presión que se ejerce sobre él. Este veneno puede ser mortal para los humanos. Al picarse con una espina puedes sentir los siguientes síntomas: dolor de cabeza, vómitos, espasmos intestinales, hipertensión arterial, en ocasiones con arritmias cardíacas, parálisis musculares, convulsiones, coma, parada cardiorrespiratoria y si no es atendida puede causar la muerte. Los peces piedra viven en aguas costeras, a pocos metros de profundidad, perfectamente camuflados simulando ser una roca o un trozo de coral y miden en promedio 35 cm de longitud, pero se han encontrado de hasta 50 cm. Habita en aguas tropicales de los océanos Índico y Pacífico.
Stonustoxin (SNTX)
El veneno del pez piedra consiste en diferentes toxinas, que mejoran la capacidad destructiva de cada uno. Entre una de ellas podemos encontrar la SNTX, esta es una toxina citolítica que se encuentra principalmente en el pez piedra, su función es aumentar la permeabilidad de los vasos sanguíneos y dilatar los capilares, lo que permite una distribución más rápida del veneno. La dilatación de los capilares es el origen de la hipotensión, una de las principales causas de la letalidad del veneno.
Estructura
Esta toxina es un heterodímero compuesto de stonustoxin-a (SNTX-α) y stonustoxin-ß (SNTX-β). La estructura terciaria de cada subunidad posee un dominio capaz de unirse a las membranas celulares y un dominio que asegura la estructura de la propia proteína. La estructura cuaternaria de la stonustoxin se puede describir como un poro grande. Las subunidades que forman dicho poro se mantienen unidas por fuerzas intermoleculares débiles.
La estructura SNTX revela un heterodímero formador de poros MACPF / CDC. (A) Estructura cristalina del heterodímero SNTX con SNTX-α (gris) y SNTX-β (azul). (B) Diseño del dominio SNTX. (C) Representación esquemática del diseño del dominio SNTX. (D) La interfaz de interacción entre cada subunidad SNTX. Los átomos de Cα de los residuos que interactúan están coloreados según el tipo de interacción, con los puentes de sal en rojo, los enlaces de hidrógeno en azul y los hidrófobos enterrados (> 20 Å 2 de superficie enterrada) en verde. Los residuos que interactúan se calcularon mediante PISA (57). (E) Transmisión EM de poros SNTX que están indicados por flechas. (Barra de escala: 50 nm.)
Análisis SNTX [Synanceia horrida] sub unidad alfa
## Importar secuencia
SNTXα <- readAAStringSet(file="sequencea.fasta")
Nombre de la secuencia:
## [1] "sp|Q98989.3|STXA_SYNHO RecName: Full=Stonustoxin subunit alpha; Short=SNTX subunit alpha; AltName: Full=DELTA-synanceitoxin-Sh1a; Short=DELTA-SYTX-Sh1a; AltName: Full=Trachynilysin subunit alpha; Short=TLY subunit alpha"
Número de aminoácidos:
## [1] 703
Análisis SNTX [Synanceia horrida] sub unidad alfa, parte 2
Primeros 20 aminoácidos:
subseq(SNTXα, start=1, end=20)
## AAStringSet object of length 1:
## width seq names
## [1] 20 MSSDLVMPALGRPFTLGMLY sp|Q98989.3|STXA_...
Análisis completo:
## A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V U O B J Z X * -
## [1,] 47 29 33 36 7 32 46 39 15 36 58 55 12 38 28 61 43 10 29 49 0 0 0 0 0 0 0 0
## + . other
## [1,] 0 0 0
Análisis SNTX [Synanceia horrida] sub unidad beta
## Importar secuencia
SNTXβ <- readAAStringSet(file="sequenceb.fasta")
Nombre de la secuencia:
## [1] "sp|Q91453.3|STXB_SYNHO RecName: Full=Stonustoxin subunit beta; Short=SNTX subunit beta; AltName: Full=DELTA-synanceitoxin-Sh1b; Short=DELTA-SYTX-Sh1b; AltName: Full=Trachynilysin subunit beta; Short=TLY subunit beta"
Número de aminoácidos:
## [1] 700
Análisis SNTX [Synanceia horrida] sub unidad beta, parte 2
Primeros 20 aminoácidos:
subseq(SNTXβ, start=1, end=20)
## AAStringSet object of length 1:
## width seq names
## [1] 20 MPSDILVVAALGRPFTLGML sp|Q91453.3|STXB_...
Análisis completo:
## A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V U O B J Z X * -
## [1,] 38 20 37 38 8 33 48 37 16 34 63 55 20 39 26 57 48 10 25 48 0 0 0 0 0 0 0 0
## + . other
## [1,] 0 0 0
knitr::opts_chunk$set(echo = FALSE)
Stonustoxin y Anabarilius grahami
Anabarilius grahami es un pez de agua dulce, que se encuentra al suroeste de China. Sin embargo, la especie puede estar ahora en proceso de extinción debido al pez fideo Neosalanx taihuensis , con el que compite por la comida.
¿Por qué es de nuestro interés este pez?
Sencillo, el único motivo de incorporar esta especie es debido a que contiene la SNTX. Otras especies que disponen de esta sustancia son: Kryptolebias marmoratus, Oryzias melastigma, Sander lucioperca, etc..
Análisis SNTX de Anabarilius grahami sub unidad alfa
## Importar secuencia
SNTXαα <- readAAStringSet(file="sequenceaa.fasta")
Nombre de la secuencia:
## [1] "ROL53953.1 Stonustoxin subunit alpha [Anabarilius grahami]"
Número de aminoácidos:
## [1] 418
Análisis SNTX de Anabarilius grahami sub unidad alfa, parte 2
Primeros 20 aminoácidos:
subseq(SNTXαα, start=1, end=20)
## AAStringSet object of length 1:
## width seq names
## [1] 20 MTRPQRSPEVSAEIESTRSS ROL53953.1 Stonus...
Análisis completo:
alphabetFrequency(SNTXαα)
## A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V U O B J Z X * - +
## [1,] 16 37 17 27 9 17 35 12 15 13 35 20 8 15 19 48 24 4 17 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0
## . other
## [1,] 0 0
Análisis SNTX de Anabarilius grahami sub unidad beta
## Importar secuencia
SNTXαβ <- readAAStringSet(file="sequenceab.fasta")
Nombre de la secuencia:
## [1] "ROL54864.1 Stonustoxin subunit beta [Anabarilius grahami]"
Número de aminoácidos:
## [1] 833
Análisis SNTX de Anabarilius grahami sub unidad beta, parte 2
Primeros 20 aminoácidos:
subseq(SNTXαβ, start=1, end=20)
## AAStringSet object of length 1:
## width seq names
## [1] 20 MWDSERGRLTGALSADVTML ROL54864.1 Stonus...
Análisis completo:
alphabetFrequency(SNTXαβ)
## A R N D C Q E G H I L K M F P S T W Y V U O B J Z X *
## [1,] 34 45 33 61 29 28 53 38 35 44 66 46 11 30 42 73 65 15 30 55 0 0 0 0 0 0 0
## - + . other
## [1,] 0 0 0 0
Comparación de SNTXα de Synanceia horrida y SNTXα de Anabarilius grahami
## Realiza el alineamiento
SNTX_Ali <-pairwiseAlignment(SNTXα, SNTXαα, type="global")
Resultado del alineamiento:
## Global PairwiseAlignmentsSingleSubject (1 of 1)
## pattern: MSSDLVMPALGRPFTLGMLYDARREKLIPGFSLF...EVHHLHTFKTKFTEPVYPAFSIGPAGNHGTLRLL
## subject: MT---------RPQ--------RS----PEVSAE...TMILIHTVQTTFTQPLYPGFRVLSYGSSVKLC--
## score: -2482.176
## [1] "M?+++++++++RP?++++++++R?++++P??S?????T?++++SS????SS????VA??S??S?++++++E??++VSF++++V????S++++++++++++++++++++++++++++F?A??+++++QE+A??E?+++++++++++++++++++++++++E++++Q++++++EA?++K?P++++++S?S?++T?E++S+AS++++++++D?LL??L?????D??K??+++++++++++++++++K??L???K??+S?A?+++++++++++++++++LE+++++K??A????D???????P????KI++++++++++++TV?++I??K???????+++EQ+L++++++++++++++EK??K?++++E+++AV?K++++++++T???F?--S????LD???+V?K??H?++++++S+ERN?++++V??D???+P?S?++++++P++++++++++++++++++++++++DH???F?????V++++++L??????????Y???E?++++++++++R+++++G???+S??L++A?DL++++NT?N????LS?-N----DT???++++++Q?YP?HP?RF????QVLC?E??????-YWEVE??G???V?I?--Y?SI?RK???????FGYN??SW?L??????+Y??RH???E?N????+P???R?G???D?R?G??SFY?VS?D?????HT??T?FT?P?YP?F?????G????L?"
## Calcula coincidencias
nmatch(SNTX_Ali)
## [1] 172
## Calcula No - coincidencias
nmismatch(SNTX_Ali)
## [1] 236
## Calcula porcentaje de identidad
pid(SNTX_Ali)
## [1] 24.19128
Comparación de SNTXβ de Synanceia horrida y SNTXβ de Anabarilius grahami
## Realiza el alineamiento
SNTX_Ali2 <-pairwiseAlignment(SNTXβ, SNTXαβ, type="global")
Resultado del alineamiento:
## Global PairwiseAlignmentsSingleSubject (1 of 1)
## pattern: MP-SDILVVA-ALGRPFTLGMLYDARN-------...NEAVYPAFLIG----D---AQQKVNGQI-KLL--
## subject: MWDSERGRLTGALSADVT--MLLLNINHPRTQSQ...QESMRKICDIIRKHRDDVKAKFISILQEEKLYHF
## score: -3643.657
compareStrings(SNTX_Ali2)
## [1] "M?-S??????-AL????T++ML????N----------D?L???????????????TL?+++P??A?-E?I?SD?----T??--K????D?-E?-----------SL?------A????G?V????----S?K???????F?-N?????L????T???????TN?????V??S??????????V??G?L--Y???????????????T???E???????V?????SV????-K?????????T??T????C-------E?H????-LT??P?T+++A?+T???L?????K???V---------P?????VP?V??--------Y?EA????-A??S-T?--I?RK?+++++A????????ND???--D?????F?????K?S-D???I???++SK?????----A??L-F???S+++D???L??L???N??++F?+E?L????????????V++S??DI++K??P+V??N??????G??D?K??----H?L??????V???D????V??E??????????K?R?S--P??Y--------W????D???????????F?N???E??--NR?????-VT?I?????E????HY??--ES++++D???K????+V?S?KD??---E---L--------Q??????TL???????V-----L?L????K?????????-P?D?-----LEK?--S-----H????----M?T?------G?S?+H??E++++G??????T?????+K??TS---D??--L???E????????T-K?????????KK??????S???K???????WP????????V----?K?????L-H-------T??????E???????I?----D---A??????Q?-KL?"
## Calcula coincidencias
nmatch(SNTX_Ali2)
## [1] 189
## Calcula No - coincidencias
nmismatch(SNTX_Ali2)
## [1] 473
## Calcula porcentaje de identidad
pid(SNTX_Ali2)
## [1] 21.74914
Referencias científicas
1 - Información sobre la SNTX Enlace
2.- Secuencia de SNTX-α [Synanceia horrida] Enlace
3.- Secuencia de SNTX-β [Synanceia horrida] Enlace
4.- Estructura de la SNTX Enlace
5 - Información sobre el pez Synanceia horrida Enlace
6 - Información sobre el pez Anabarilius grahami Enlace
7.- Secuencia de SNTX-α [Anabarilius grahami] Enlace
8.- Secuencia de SNTX-β [Anabarilius grahami] Enlace