Identificazione dell'attività emolitica e fosfolipasi in estratti grezzi di anemoni di mare mediante saggi biologici semplici

Gli animali marini sono una ricca fonte di composti biologicamente attivi. Negli ultimi decenni, la composizione del veleno di anemone di mare ha attirato l’attenzione scientifica poiché comprende una varietà di polipeptidi con attività emolitica, citotossica, enzimatica (fosfolipasi, proteasi, chitinasi) e neurotossica ed effetti inibitori sull’attività proteolitica¹. Inoltre, questi polipeptidi sono potenziali fonti per lo sviluppo di strumenti molecolari nell’uso biotecnologico e terapeutico ^2,3.

Ci sono poche segnalazioni sul veleno di anemone di mare e sui suoi componenti molecolari a causa della complessità di ottenere il veleno, persino l’isolamento e la caratterizzazione delle tossine. I metodi di estrazione utilizzati nei rapporti prevedevano la lisi e lo svuotamento del contenuto delle cellule che sono correlate e non correlate alla produzione di veleno¹.

Una caratteristica particolare in tutti gli cnidari è l’assenza di un sistema per la produzione e il rilascio del veleno centralizzato in un’unica regione anatomica. Invece, le nematocisti sono strutture che mantengono il veleno ^4,5. Altri tipi di cellule, chiamate cellule della ghiandola epidermica, secernono anche tossine e sono anche distribuite in tutto il corpo degli anemoni di mare⁶.

La prima e più cruciale sfida nell’ottenere il veleno è la generazione di un estratto con sufficiente manipolazione nei processi successivi, senza l’inattivazione o la degradazione delle proteine labili. Successivamente, le cellule devono essere lisate e i componenti, in questo caso, i polipeptidi devono essere estratti in modo efficiente e rapido, evitando la proteolisi e l’idrolisi mentre si eliminano altri componenti cellulari⁷.

Diversi metodi sono utilizzati per ottenere l’estratto grezzo di un anemone di mare; alcuni implicano il sacrificio dell’organismo mentre altri permettono che sia mantenuto in vita. I metodi che implicano l’uso di tutto il corpo dell’organismo consentono il rilascio della maggior parte delle tossine dal veleno⁸, rispetto ai metodi che mantengono in vita gli organismi, che estraggono solo alcuni componenti del veleno⁹. La preparazione di un estratto richiede la valutazione della presenza e della potenza di una sostanza di interesse attraverso uno specifico biodosaggio, che include strategie per osservare gli effetti farmacologici con metodi in vivo o in vitro ¹⁰.

Il veleno di anemoni di mare contiene polipeptidi citolitici, tossine che formano pori (PFT)¹¹ e fosfolipasi¹²; queste molecole sono modelli nello studio dell’interazione proteina-lipidi, strumenti molecolari nella terapia del cancro e biosensori basati su nanopori³. La classificazione dei PFT di anemoni di mare viene effettuata in base alle loro dimensioni o peso molecolare, da 5 kDa a 80 kDa. Il PFT da 20 kDa, il più studiato e conosciuto come actinoporine¹¹, è di particolare interesse per il suo potenziale biomedico nello sviluppo di strumenti molecolari per possibili applicazioni come biosensori antitumorali, antimicrobici e basati su nanopori. Un’altra citolisina, comprese le fosfolipasi, in particolare la fosfolipasi A2 (PLA2)¹³, rilascia un acido grasso dovuto e idrolizza i fosfolipidi, destabilizzando la membrana cellulare. Grazie a questo meccanismo d’azione, PLA2 promette di essere un modello essenziale per lo studio e le applicazioni nelle malattie infiammatorie. Potrebbe servire come modello per gli studi sul comportamento lipidico nella membrana cellulare¹⁴.

Qui, descriviamo un protocollo efficiente per ottenere l’estratto grezzo dall’anemone di mare Anthopleura dowii Verrill, 1869, e rilevare emolisine e fosfolipasi. Entrambe sono tossine rilevanti che potrebbero essere utilizzate come modello per progettare nuovi strumenti molecolari.