Variation in R. junceus could influence medical uses

J Pharm Pharmacogn Res 9(1): 1-12, 2021.

Original Article

Variation of cytochrome oxidase-I gene and venom proteins of Rhopalurus junceus populations in the Moanicum sector: Pharmacological implications

[Variación del gen citocromo oxidasa-I y proteínas del veneno de poblaciones de Rhopalurus junceus en el sector Moanicum: Implicaciones farmacológicas]

Rodolfo Rodríguez-Ravelo1,a, Ariel Ruíz-Urquiola2,a, Lourival D. Possani-Postay3, Humberto J. Morris-Quevedo4, Magdelaine Rodríguez-Ravelo5, Georgina Espinosa-López6*

1Center for Mountain Development, Ministry of Science, Technology and Environment, El Salvador, Guantánamo, Cuba.
2Museum für Naturkunde, Leibniz Institute for Research on Evolution and Biodiversity, Humboldt University, 10115 Berlin, Germany.
3Department of Molecular Medicine and Bioprocesses, Institute of Biotechnology, National Autonomous University of Mexico, Cuernavaca 62210, Mexico.
4Center of Studies for Industrial Biotechnology (CEBI), Universidad de Oriente, Santiago de Cuba 5, CP 90500, Cuba.
5Department of Pediatry, Pediatric Hospital “Pedro A. Pérez”, Guantánamo, Cuba.
6Department of Biochemistry, Faculty of Biology, University of Havana, 25 Street # 455, Vedado, Havana 4, CP 10400, Cuba.
aThese two authors contributed equally.
Abstract

Context: In Cuba, the venom of the endemic scorpion Rhopalurus junceus has been used in traditional medicine for cancer treatment. The genetic variability in populations from distinct origin and differences in the composition of venom –a little explored topic- could influence the pharmacological effects of products used in medical practice.

Aims: To characterize the populations of R. junceus from six different districts of the Moanicum sector in northeastern Cuba, taking into account the variations in the sequences of cytochrome oxidase subunit I gene (COI) and peptide masses of venom.

Methods: For the genetic characterization, a 658 bp gene fragment of COI was amplified by PCR. The genetic structure of populations was analyzed hierarchically, using an analysis of molecular variance (AMOVA). In proteomic analysis, molecular masses of venom constituents were arranged in increasing order, and different components were considered when masses differed by 2 Da.

Results: R. junceus species in the six districts studied in the Moanicum sector belong to different populations. The sequences of COI gene showed high levels of genetic variability, recovering 47 haplotypes (87% unique). The composition of the venom was also significantly different between the districts. The most abundant components presented masses of 3-6 kDa (K+-channel specific peptides) and 6,1-10 kDa (Na+-channel specific peptides).

Conclusions: Populations of R. junceus showed high genetic differentiation and a broad intraspecific variation in the venom peptides (3-10 kDa) in six districts of Moanicum sector of Cuba. This richness in scorpion varieties with different toxins profile should be considered for pharmacological applications.

Keywords: cytochrome oxidase subunit I; molecular variance; Rhopalurus junceus; scorpion venom.

Resumen

Contexto: En Cuba, el veneno del escorpión endémico Rhopalurus junceus se ha utilizado en la medicina tradicional para el tratamiento del cáncer. La variabilidad genética en poblaciones de distintos orígenes y las diferencias en la composición del veneno -tema poco explorado- podrían influir en los efectos farmacológicos de productos utilizados en la práctica médica.

Objetivos: Caracterizar poblaciones de R. junceus de seis distritos diferentes del sector Moanicum en el nordeste de Cuba, teniendo en cuenta las variaciones en las secuencias del gen citocromo oxidasa subunidad I (COI) y las masas peptídicas del veneno.

Métodos: Se amplificó un fragmento de COI de 658 pb por PCR. La estructura genética de las poblaciones se analizó jerárquicamente, utilizando un análisis de varianza molecular (AMOVA). En el análisis proteómico, las masas moleculares de los péptidos del veneno se organizaron en orden creciente, y se consideraron componentes diferentes cuando diferían en 2 Da.

Resultados: Los seis distritos estudiados en el sector Moanicum pertenecen a poblaciones diferentes. Las secuencias del gen COI mostraron altos niveles de variabilidad genética, recuperando 47 haplotipos (87% únicos). La composición del veneno también fue significativamente diferente entre los distritos. Los componentes más abundantes presentaron masas de 3-6 kDa (péptidos específicos del canal K+) y 6,1-10 kDa (específicos del canal Na+).

Conclusiones: Las poblaciones de R. junceus mostraron alta diferenciación genética y variación intraespecífica en los péptidos del veneno (3-10 kDa) en seis distritos del sector Moanicum. Esta riqueza de escorpiones con diferentes perfiles de toxinas debe considerarse para las aplicaciones farmacológicas.

Palabras Clave: citocromo oxidasa subunidad I; Rhopalurus junceus; varianza molecular; veneno de escorpión.

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Citation Format: Rodríguez-Ravelo R, Ruiz-Urquiola A, Possani-Postay LD, Morris-Quevedo HJ, Rodríguez-Ravelo M, Espinosa-López G (2021) Variation of cytochrome oxidase-I gene and venom proteins of Rhopalurus junceus populations in the Moanicum sector: Pharmacological implications. J Pharm Pharmacogn Res 9(1): 1–12.

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