Bioquímica y fisiología de aracnidos


Grupo de trabajo

Cunningham, Mónica Liliana
Investigadora responsable de línea
monilicu@yahoo.com.ar

García, Carlos Fernando
Investigador responsable de línea
cfgarcia1123@yahoo.com.ar
Laino, Aldana
Investigadora
aldana_laino@hotmail.com
Romero, Sofía
Becaria
sofiaromero321@msn.com
Illara, María Eva
Personal de apoyo
mariaeva.illara@outlook.com
Suarez, Gustavo
Tesista
gustavosuarez964@hotmail.com


Colaboradores de otras instituciones

Internacionales


Costa, Fernando G. 
Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable, Montevideo, Uruguay.

Sotelo-Mundo, Rogerio
Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) y Universidad de Sonora (UNISON). Hermosillo, Sonora, Mexico.

Trabalon Marie
Departamento de Biología, Universidad de Rennes. Rennes, Francia.

Nacionales


Barneche Jorge
Centro de Estudios Parasitológicos y de Vectores (CEPAVE), CONICET-UNLP. La Plata.

González, Alda
Centro de Estudios Parasitológicos y de Vectores (CEPAVE), CONICET-UNLP. La Plata.

Mattoni, Camilo. 
Laboratorio de Biología Reproductiva y Evolución, Instituto de Diversidad y Ecología Animal (CONICET-UNC).

Ojanguren-Affilastro, Andrés.
Museo Argentino de Ciencias Naturales, Bernardino Rivadavia (CABA), Argentina.


Resumen de Línea

Los arácnidos son uno de los grupos de artrópodos que presentan mayor diversidad, existen más de 100 familias de arañas distribuidas en todo el mundo con más de 42.000 especies descriptas. En Argentina, 48 familias están representadas con alrededor de 1.000 especies, con un importante rol ecológico. El objetivo general de esta línea de investigación es avanzar en el conocimiento sobre aspectos biológicos, bioquímicos y fisiológicos de estos organismos, principalmente en relación al rol de lipoproteínas tanto hemolinfáticas como vitelínicas; enzimas y procesos reproductivos e inmunológicos.

Sub-proyectos:

  1. Identificación y caracterización de vitelogenina en las arañas Grammostola rosea y Polybetes pythagoricus.

El conocimiento y la comprensión de la funcionalidad de las vitelogeninas son aspectos de gran interés, ya que pueden determinar la supervivencia de los embriones y por ende la de la especie. Sin embargo, la carencia total de conocimiento de vitelogeninas en arácnidos no permite ninguna especulación en relación al tema. 
Uno de los objetivos del proyecto es identificar y caracterizar las lipoproteínas presentes en la tarántula G. rosea y en P. pythagoricus en etapas no reproductivas y reproductivas, con el fin de poder determinar el funcionamiento completo del sistema lipoproteico.

Los objetivos específicos son:

  • Aislamiento e identificación de las diferentes lipoproteínas: hemolinfáticas, vitelogénicas y de huevo de las 2 arañas modelo.
  • Caracterizar dichas partículas lipoproteicas en cuanto a su composición proteica en condicionas nativas y disociantes, empleando diferentes técnicas electroforéticas.
  • Caracterizar las composiciones lipídicas de las diferentes lipoproteínas, como así también la composición de ácidos grasos, empleando técnicas cromatográficas.
  • Correlacionar las composiciones lipídicas y proteicas de las lipoproteínas con sus diferentes funciones.
  • Generar anticuerpos policlonales contra la lipoproteína de vitelo.
  • Determinar las relaciones existentes entre las diferentes lipoproteínas presentes en hemolinfa (vitelogenina), en ovario y en huevo mediante sus identidades inmunológicas.
  1. Análisis comparativo de lípidos y ácidos grasos presentes en diferentes órganos de distintas especies de escorpiones.

Los lípidos poseen en general, tres funciones fundamentales en los organismos: reserva de energía, componentes mayoritarios de membranas y señalización. Dentro de los artrópodos la mayor información en relación a la forma de movilización y almacenamiento de lípidos se encuentra en insectos y crustáceos. Muy pocos trabajos se han realizado en escorpiones. Este orden, posee una importancia destacable como modelo en bioquímica de artrópodos, ya que se caracteriza por comprender animales muy primitivos, que han variado poco en el tiempo.

Los objetivos específicos son:

  • Aislar los diferentes órganos involucrados en la dinámica de lípidos: hepatopáncreas, músculo, hemolinfa. 
  • Caracterizar en forma comparativa los lípidos y ácidos grasos de tres especies de escorpiones Timogenes elegansTimogenes dorbignyi, y Brachistosternus ferrugineus, focalizando el estudio en los principales órganos/tejidos involucrados en la dinámica de lípidos.
  1. Caracterización estructural y funcional de la fosfo-quinasa Arginino Kinasa (AK) de Polybetes pythagoricus.

En colaboración con el grupo de trabajo del Dr. Rogerio Sotelo-Mundo del Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) y Universidad de Sonora (UNISON) (Hermosillo, México), realizamos el estudio estructural de enzimas, particularmente de la Arginino Kinasa (AK). Esta enzima presenta una particular importancia, no solo por ser una fosfo-quinasa, involucradas en el metabolismo energético de invertebrados, sino también porque sería responsable de la producción de Ig-E en humanos, mediando en procesos alergénicos.

Los objetivos específicos son:

  • Obtener la secuencia aminoacídica de la enzima Arginino-kinasa
  • Sobreexpresar la proteína en E. coli
  • Realizar medidas de actividad a través de ensayos enzimáticos acoplados
  • Realizar la caracterización estructural y funcional de esta enzima, a través de la producción de cristales y medidas isotermales de titulación.
  • Estudiar su capacidad alergénica a través de técnicas inmunológicas
  1. Análisis comparativo de la dinámica de lípidos en Arañas Araneomorphae y Mygalomorphae. Diferencias y similitudes entre Infraórdenes.

Los lípidos generalmente tienen tres funciones fundamentales en los organismos: depósitos de energía, componentes mayoritarios de membranas y señalización. Dentro de los artrópodos la mayor información relacionada con la forma de movilización y almacenamiento de lípidos se encuentra en insectos y crustáceos. La literatura es escasa y confusa en relación a los arácnidos. Sabemos que las diferentes especies de arácnidos poseen diferencias y similitudes en su dinámica lipídica, las cuales se encuentran sujetas a relaciones filogéneticas y a sus hábitos de vida; existiendo patrones de ácidos grasos en las diferentes especies de arañas y existiendo identidad inmunológica entre las lipoforinas de diferentes especies de arañas y entre las hemocianinas de diferentes especies de arañas estudiadas.

Los objetivos específicos son:

  • Estudiar la dinámica lipídica en diferentes especies de arácnidos (representantes de los Infraordenes Araneomorpha y Mygalomorphae), su forma de almacenamiento, su forma de transporte en hemolinfa y la presencia de estos en diferentes órganos.
  • Determinar de forma cuali y cuantitativa la composición lipídica de divertículo intestinal, hemolinfa y músculo de las diferentes especies estudiadas.
    kinasa
  • Determinar de forma cuali y cuantitativa la composición de ácidos grasos de divertículo intestinal, hemolinfa y músculo de las diferentes especies.
  • Determinar la identidad inmunológica de las diferentes proteínas presentes en hemolinfa.
  • Correlacionar las posibles diferencias y similitudes teniendo en cuenta relaciones filogenéticas.
  1. Efecto de insecticidas sobre enzimas involucradas en mecanismos de detoxificación, de arañas presentes en agroecosistemas.

En los agroecosistemas las arañas son consideradas enemigos naturales de insectos perjudiciales, motivo por el cual el estudio de las comunidades de estos organismos en ambientes agrícolas ha cobrado gran importancia en los últimos años. El objetivo de esta línea de investigación es estudiar el efecto de insecticidas comúnmente utilizados en diversos cultivos sobre la expresión/actividad de diferentes enzimas involucradas en mecanismos de detoxificación.

Los objetivos específicos son:

  • Determinar la dosis letal 50 de cipermetrina y otros insecticidas utilizados en cultivos.
  • Evaluar los efectos de estos insecticidas sobre la actividad de diferentes enzimas como: acetilcolinesterasa, superóxido-dismutasa, catalasa y glutatión S-transferasa utilizando técnicas colorimétricas.
  • Evaluar los efectos de los insecticidas sobre la expresión diferencial de las enzimas utilizando PCR-tiempo real.
  1.  Caracterización de péptidos antimicrobiales hemolinfáticos y de hemocitos en la araña Polybetes pythagoricus. Rol de la hemocianina en el sistema inmune de arácnidos.

Dada la abundancia de Hc en la hemolinfa de invertebrados, la ausencia de una verdadera enzima fenoloxidasa (PO) en quelicerados, las diversas funciones inmunes descriptas en Hcs de diversos organismos y nuestros recientes resultados que indican que la Hc de la araña Polybetes pythagoricus tiene actividad PO inducida con SDS, proponemos que quizás este organismo puedautilizar a la Hc como molécula de defensa ante una infección. De esta manera la Hc de Polybetes pythagoricus podría ser precursora de péptidos antimicrobianos (AMPs), pudiendo tener propiedades antivirales, presentando un comportamiento hemolítico y/o aglutinante o sintetizando especies reactivas del oxigeno. Por otro lado, los hemocitos podrían contener ciertos péptidos que también actúen en el sistema de defensa.

Los objetivos específicos son:

  • Generar un desafío inmunológico y analizar a partir de ello los posibles péptidos y sus características tanto en hemolinfa como en hemocitos de la araña Polybetes pythagoricus.
  • Identificar, secuenciar y sintetizar péptidos sintéticos a partir de los péptidos generados por el desafío inmunológico, y con ellos realizar los ensayos antimicrobiales.
  • Analizar los posibles roles de la Hemocianina en los procesos de defensa contra microorganismos.
  • Evaluar si la hemocianina tiene la capacidad de aglutinar bacterias y/o eritrocitos y si puede generar por proteólisis parcial péptidos antimicrobianos.

 

Publicaciones - Artículos

 

  • Acute toxicity of organophosphate fenitrothion on biomarkers in prawn Palaemonetes argentinus (Crustacea: Palaemonidae).
    Lavarias, S; García, C. F.
    2015. Environmental Monitoring and Assessment. , Berlin: SPRINGER, N° 65, p. 187
    -197 ISSN 0167-6369

  • Analysis of lipid and fatty acid composition of three species of scorpions with relation to different organs.
    Laino, A; Mattoni, C; Ojanguren, A; Cunningham, M; García, F.
    2015. Comparative Biochemistry and Physiology. part b, Biochemistry & Molecular Biology: ELSEVIER SCIENCE INC, vol. 190, p. 27
    -36. ISSN 1096-4959

  • Characterization of Phenoloxidase Activity From Spider Polybetes pythagoricus Hemocyanin.
    Laino, A; Lavarías, S; Suarez, G; Lino, A; Cunningham, M.
    2015. Journal of Experimental Zoology part a- Ecological Genetics and Physiology. , New York: WILEY-LISS, DIV JOHN WILEY & SONS INC, vol. 323, p. 547-555. ISSN 1932-5223

  • Identification and characterization of the Lipid transport system in the tarantula Grammostola rosea.
    Laino, A; Cunningham, M; Suarez, G; García, C. F.
    2015.
    Open Journal of Animal Science. : Scientific Research, vol. 5, p. 9
    -20. ISSN 2161-7597

  • Protein characterization and fatty acid composition of VHDL subfraction II of the spider Polybetes pythagoricus.
    Laino, A; García, F; Cunningham, M.
    2015.
    Biocell. , Mendoza: INST HISTOL EMBRIOL-CONICET, vol. 39, p. 33
    -40. ISSN 0327-9545

  • Energy sources from the eggs of the wolf spider Schizocosa malitiosa: Isolation and characterization of lipovitellins. 
    Laino, A; Cunningham, M; Costa, F; Garcia, C. F. 
    2013. Comparative Biochemistry and Physiology. Part B, Biochemistry & Molecular Biology: ELSEVIER SCIENCE INC. vol. 165, p. 172-180. ISSN 1096-4959
  • Study of biochemical biomarkers in freshwater prawn Macrobrachium borellii (Crustacea: Palaemonidae) exposed to organophosphate fenitrothion. 
    Lavarias, S; García, F; Crespo, R; Pedrini, N; Heras, H.
    2013. Ecotoxicology and Environmental Safety. San Diego: Academic Press Inc Elsevier Science. vol. 96, p. 10-16. ISSN 0147-6513
  • The multi-component venom of the spider Cupiennius salei: A bioanalytical investigation applying different strategies. 
    Trachsel, C; Siegemund, D; Kämpfer, U; Kopp, L; Bühr, C; Grossmann, J; Lüthi, C; Cunningham, M; Nentwig, W; Kuhn-Nentwig, L; Schürch, S; Schaller, J. 
    2012. Febs journal. Londres: Wiley-Blackwell Publishing, Inc, vol. 279, p. 2683-2694


  • Vitellogenin and Lipovitellin from the Macrobrachium borellii as hydrocarbon pollution biomarker. 
    García, C. F; Heras, F. 
    2012. Marine Pollution Bulletin. Amsterdam: Pergamon-ElSevier Science Ltd, vol. 64, p. 1631-1636


  • Vitellogenin levels in hemolymph, ovary and hepatopancreas of the freshwater crayfish Cherax quadricarinatus (Decapoda: Parastacidae) during the reproductive cycle.
    Ferre, L; Medesani, D; García, C. F; Grodzielski , M; Rodríguez, E.
    2012. Revista de Biología Tropical, vol. 60, p. 253-261


  • In vitro lipid transfer between lipoproteins and midgut-diverticula in the spider Polybetes pythagoricus.
    Laino, A; Cunningham, M. L; Heras, H; García, F. 
    2011. Comp. Biochem Physiol B 160: 181-186.
  • Isolation and characterization of two vitellins from eggs of the spider Polybetes pythagoricus (Araneae: Sparassidae). 
    Laino, A; Cunningham, M; Heras, H; García, F. 
    2011. Comparative Biochemistry and Physiology, Part B 158: 142-148
  • Structure and stability of crustacean lipovitellin: Influence of lipid content and composition.
    García, C. F; Cunningham, M; Soulages, J. L; Heras, H; Garda, H. A. 
    2010. Comparative biochemistry and physiology. part b, biochemistry & molecular biology. Elsevier Science Inc. vol. 155, n° 2, p. 126-131
  • First insight into the lipid uptake, storage and mobilization in arachnids. Role of midgut diverticula and lipoproteins. 
    Laino, A; Cunningham, M; Garcia, F; Heras, H. 
    2009. Journal of Insect Physiology 55: 1118-1124
  • Embryo lipoproteins and yolk lipovitellin consumption during embryogenesis in Macrobrachium borellii (Crustacea: Palaemonidae). 
    García, C. F; Cunningham, M; Garda, H. A; Heras, H. 
    2008. Comparative biochemistry and physiology. part b, biochemistry & molecular biology, vol. 151, p. 317-322
  • Effect of the water-soluble fraction of petroleum on microsomal lipid metabolism of machrobrachium borellii (arthropoda: crustacea). 
    Lavarias, S. M. L; García, F; Pollero, R; Heras, H.  
    2007. Aquatic toxicology. Elsevier. vol. 82, p. 265-271
  • Arachnid lipoproteins: Comparative aspects. Comparative biochemistry and physiology. Comparative pharmacology and toxicology.
    Cunningham, M; García, F; Pollero, R. 
    2007. Elsevier Sci, Oxford. vol. 146, p. 79-87

Libros - Capítulos

  • pid Synthesis and Transport in Shrimps.
    Garcia, C. F; Gonzalez-Baró, M. 
    2013. Hauppauge, NY: Nova Science Publishers, p. 71-94. ISBN 978-1-62417-317-2




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