Venoms are complex mixtures of biological macromolecules and other compounds that are used for predatory and defensive purposes by hundreds of thousands of known species worldwide. Throughout human history, venoms and venom components have been used to treat a vast array of illnesses, causing them to be of great clinical, economic, and academic interest to the drug discovery and toxinology communities. In spite of major computational advances that facilitate data-driven drug discovery, most therapeutic venom effects are still discovered via tedious trial-and-error, or simply by accident. In this dissertation, I describe a body of work that aims to establish a new subdiscipline of translational bioinformatics, which I name “computational toxinology”. To accomplish this goal, I present three integrated components that span a wide range of informatics techniques: (1) VenomKB, (2) VenomSeq, and (3) VenomKB’s Semantic API. To provide a platform for structuring, representing, retrieving, and integrating venom data relevant to drug discovery, VenomKB provides a database-backed web application and knowledge base for computational toxinology. VenomKB is structured according to a fully-featured ontology of venoms, and provides data aggregated from many popular web re- sources. VenomSeq is a biotechnology workflow that is designed to generate new high-throughput sequencing data for incorporation into VenomKB. Specifically, we expose human cells to controlled doses of crude venoms, conduct RNA-Sequencing, and build profiles of differential gene expression, which we then compare to publicly-available differential expression data for known dis- eases and drugs with known effects, and use those comparisons to hypothesize ways that the venoms could act in a therapeutic manner, as well. These data are then integrated into VenomKB, where they can be effectively retrieved and evaluated using existing data and known therapeutic associations. VenomKB’s Semantic API further develops this functionality by providing an intelligent, powerful, and user-friendly interface for querying the complex underlying data in VenomKB in a way that reflects the intuitive, human-understandable mean- ing of those data. The Semantic API is designed to cater to the needs of advanced users as well as laypersons and bench scientists without previous expertise in computational biology and semantic data analysis. In each chapter of the dissertation, I describe how we evaluated these 3 components through various approaches. We demonstrate the utility of VenomKB and the Semantic API by testing a number of practical use-cases for each, designed to highlight their ability to rediscover existing knowledge as well as suggesting potential areas for future exploration. We use statistics and data science techniques to evaluate VenomSeq on 25 diverse species of venomous animals, and propose biologically feasible explanations for significant findings. In evaluating the Semantic API, I show how observations on VenomSeq data can be interpreted and placed into the context of past research by members of the larger toxinology community. Computational toxinology is a toolbox designed to be used by multiple stakeholders (toxinologists, computational biologists, and systems pharmacologists, among others) to improve the return rate of clinically-significant findings from manual experimentation. It aims to achieve this goal by enabling access to data, providing means for easy validation of results, and suggesting specific hypotheses that are preliminarily supported by rigorous inferential statistics. All components of the research I describe are open-access and publicly available, to improve reproducibility and encourage widespread adoption

Os venenos de serpentes são complexas misturas de proteínas e peptídeos que apresentam uma variedade de atividades biológicas. Estudos apontam para uma rica diversidade de moléculas bioativas de baixa massa molecular nos venenos, como a crotamina, miotoxina A, peptídeos potenciadores de bradicinina (BPPs) inibidores do tipo Kunitz de serinopeptidases e tripeptídeos inibidores de metalopeptidases. O interesse nestas moléculas está relacionado ao potencial uso como agentes terapêuticos contra diversas patologias, como distúrbios da coagulação e modulação da atividade de metalopeptidases, moléculas estas envolvidas com tumorigenêse e outros processos patológicos como inflamação crônica e distúrbios neurológicos. O veneno da serpente Bitis gabonica rhinoceros provoca alterações fisiopatológicas como severa desordem na coagulação sanguínea e danos teciduais seguidos de necrose. No presente estudo foram isoladas e caracterizadas metalopeptidases e serinopeptidases, além de componentes de baixa massa molecular como inibidor do tipo Kunitz e BPPs. Estes peptídeos foram testados quanto a sua capacidade inibitória frente as peptidases endógenas e sequenciados por espectrometria de massa. Os nossos dados mostram que as peptidases isoladas degradam caseína e não tem atividade sobre colágeno. A serinopeptidase tem atividade β-fibrinogenolítica e o inibidor tipo Kunitz isolado apresenta maior capacidade de inibir a quimotripsina, com valor de Ki= 0,07 μM, mostrando-se um promissor substituto ao fármaco aprotinina. Este peptídeo apresentou também atividade citotóxica em células B16F10 e tênue atividade antimicrobiana. Dentre os BPPs identificados, o peptídeo que possui sequência não canônica apresentou a capacidade de potencializar a ação da bradicinina tanto em ensaio edematogênico quanto de inibição da atividade enzimática da enzima conversora de angiotensina. Esses resultados indicam o potencial de peptídeos de venenos animais para o desenvolvimento de novos agentes terapêuticos para o tratamento de enfermidades como hipertensão e distúrbios de coagulação. / Snake venoms are complex mixtures of proteins and peptides with a wide array of activities. Some studies point towards a vast diversity of low molecular mass bioactive molecules in venoms such as crotamine, myotoxin A, bradykinin potentiating peptides (BPPs), Kunitz type serine peptidase inhibitors and tripeptides inhibiting metallopeptidases. The interest on these molecules is related to their potential use as therapeutic drugs against several pathologies such as coagulation disturbs and modulation of the activity of metallopeptidases, involved in tumorigenesis and other disease like chronical inflammation and neurological disorders. The venom of Bitis gabonica rhinoceros promotes severe blood clotting disorders and tissular damages followed by necrosis. In the present study we isolated and characterized metallo and serine-peptidases, as well as as low molecular mass components such as Kunitz inhibitors and BPPs. Those peptides were assayed for their ability to inhibit the venom ednogenous peptidases and were sequenced by mass spectrometry. Our data indicate that the isolated peptidases hydrolyze casein, but not gelatin, indicating that they have no activity on collagen. The isolated serine protase has β-fibrinogenolytic activity and is not inhibited by the endogenous Kunitz peptide isolated from the venom. The Kunitzlike peptide inhibits preferentially chymotrypsin with a Ki of 0.07 μM and appears as a promising substitute for the commercial drug aprotinin. Among the three bradykinin potentiating peptides, two displayed non-canonical sequences, a fact that might represent an interesting field for new studies for the development of new anti-hypertensives. Although displaying mutations in highly conserved regions, the non-canonical BPP potentialized bradykinin in both edematogenic and angiotensin converting enzyme inhibition assays. These results indicate the potential of animal venom peptides for the development of new drugs against Diseases such as hypertension and coagulopathies.

A Bothrops jararaca é a serpente de maior importância médica no Brasil. Vários estudos foram realizados com o objetivo de caracterizar os componentes do veneno de serpentes, entretanto, a base molecular dos genomas das serpentes é pouco conhecida. Assim, foi realizado o sequenciamento e montagem do genoma da serpente Bothrops jararaca. Foram construídas bibliotecas tipo shotgun e mate-pair para realização de corridas de sequenciamento usando a tecnologia Illumina e sequências complementares foram obtidas em equipamento PACBIO RS II. Uma biblioteca de BACs também foi construída e 768 pools de 12 BACs foram sequenciados. Um grande conjunto de segmentos genômicos foi obtido e foi possível identificar genes de várias toxinas, entre elas SVMPs, SVSPs, BPPs, CRISPs e VEGF. Ainda foi possível depreender o contexto genômico de muitos destes genes e identificamos os principais elementos repetitivos genômicos. Estes achados são relevantes para o entendimento da função e evolução do sistema venenífero e podem servir de base para outros estudos futuramente. / The pit viper Bothrops jararaca is the most medically important snake in Brazil. Several studies were conducted in order to characterize the components of snake venom. However, the molecular basis of snake genomes is poorly known. Hence, it was carried out the sequencing and assembly of the Bothrops jararaca snake genome. Shotgun and mate-pair libraries were constructed to perform sequencing runs using Illumina technology and complementary sequences were obtained in PACBIO RS II equipment. A BAC library was also constructed and 768 pools of 12 BACs were sequenced. A large number of genomic segments was obtained. It was possible to identify genes of several toxins, including SVMPs, SVSPs, BPPs, CRISPs and VEGF. In addition, it was possible to infer the genomic context related to most of these genes and identify the main genomic repetitive elements. These findings are relevant for understanding the function and evolution of the venom system and it provides the basis for further studies.

O soro anti-elapidico brasileiro é produzido com uma mistura de veneno de Micrurus frontalis e de M. corallinus. Estudos indicam que o soro resultante não neutraliza o veneno de algumas espécies de Micrurus. Além disso, o baixo rendimento de veneno e as dificuldades de manutenção destas serpentes em cativeiro dificultam a produção de soro. Assim, um método alternativo para a produção deste soro seria de grande valor. Estudos têm mostrado que os venenos de elapideos brasileiros contêm toxinas com um elevado grau de homologia com as de suas congêneres australianas. O presente trabalho teve como objetivo comparar inicialmente o soro brasileiro e o australiano frente ao veneno de Micrurus frontalis e M. lemniscatus. A reatividade cruzada foi testada por Western-blot e ELISA com veneno de Micrurus frontalis e a capacidade neutralizante por soroneutralização com venenos de M. frontalis, M. lemniscatus, e em parceiria com venenos de M. corallinus, M. altirostris, M. spixii, M. ibiboboca, M. fulvius, M. pyrrhocryptus , M. nigrocinctus, em camundongos. Os dados obtidos indicam nível elevado de reatividade e neutralização cruzada entre os soros. Também comparamos a imunogenicidade do veneno nativo ou irradiado, não observando diferenças nos níveis de anticorpos obtidos. As serpentes australianas utilizadas para a produção de soro são mais fáceis de manusear e produzem maiores quantidades de venenos do que as corais brasileiras. Concluímos que um soro produzido com o veneno de serpentes australianas neutraliza a atividade tóxica das Micrurus estudadas, incluindo espécies que o soro nacional não neutraliza. Assim, o uso de venenos da Austrália como imunógeno constitui alternativa viável para sanar a carência do soro nacional. / The Brazilian coral snake antivenom is produced using a mixture of Micrurus corallinus and M. frontalis venom. Several studies have shown that this serum does not neutralize the venom of some species. Furthermore, the low venom yields and the difficulties of keeping coral snakes in captivity impair antivenom production. Althought belonging to different species, coral snakes and Australian elapids share many homologous toxins in their venom. The present work aimed to compare the Brazilian and Australian antivenoms against Micrurus venom. Cross- reactivity was assayed by Western blot and ELISA, while cross-neutralization was tested in mice. Both tipes of assays indicate high levels of cross-reactivity and neutralization. We also tested the immunogenicity of native or radiation-attenuated venom and no significant difference in antibody levels was observed. The Australian snakes used for antivenom production are much easier to breed and produce higher amounts of venom that their Brazilian relatives. From this study, we conclude that a serum produced using Australian venoms neutralizes the toxicity of coral snakes venoms, including several venoms which are not neutralized by the Brazilian antivenom. Thus, the use of Australian venoms as an immunogen might solve the bottleneck of coral snake antivenom production.

A evolução do veneno, uma das misturas mais complexas da natureza, tem sustentado o sucesso da diversificação de inúmeras linhagens de animais. Serpentes deslizantes ou medusas flutuantes utilizam o veneno, um coquetel de peptídeos farmacologicamente ativos, sais e moléculas orgânicas. Esses animais surpreendentes têm provocado grande fascínio ao longo da história humana. Nesta dissertação propomos um estudo da evolução dos venenos no filo Cnidaria, englobando dados proteômicos e genômicos. Este projeto teve como objetivos: (1) caracterizar e elucidar a evolução da composição do veneno em Cnidaria por meio da comparação de listas de proteínas; (2) testar a hipótese de que a variação na família de toxinas específica de cnidários tem sido o resultado de um regime de seleção positiva; e (3) determinar a extensão em que a duplicação de genes pode ser considerada como a principal razão para a diversificação de toxinas em Cnidaria. O capítulo \"Comparative proteomics reveals common components of a powerful arsenal in the earliest animal venomous lineage, the cnidarians\" propõe o estudo comparado mais completo sobre a composição do veneno de cnidários e uma hipótese sobre a montagem evolutiva do complexo arsenal bioquímico de cnidários e do veneno ancestral desse grupo basal. Vinte e oito famílias de proteínas foram identificadas. Destas, 13 famílias foram registradas pela primeira vez no proteoma de Cnidaria. Pelo menos 15 famílias de toxinas foram recrutadas no proteoma de veneno de cnidários antes da diversificação dos grupos Anthozoa e Medusozoa. Nos capítulos \"Evidence of episodic positive selection in the evolution of jellyfish toxins of the cnidarian venom\" e \"Gene duplications are extensive and contribute significantly to the toxic proteome of nematocysts isolated from Acropora digitifera (Cnidaria: Anthozoa: Scleractinia)\", nossas análises demonstram que as famílias de toxinas nos cnidários se diversificam amplamente mediante a duplicação de genes. Além disso, em contraste com as famílias de toxinas do veneno na maioria das linhagens animais; nós identificamos um padrão diferente na família de toxinas específica de cnidários, em que há uma seleção purificadora por longos períodos seguindo longos tempos de diversificação ou vice-versa / The evolution of venom, nature\'s most complex concoction, has underpinned the success and diversification of numerous animal lineages. Slithering serpents or buoyant jellyfishes employ venom, a cocktail of pharmacologically active peptides, salts, and organic molecules. These astonishing animals have generated a great fascination throughout human history. In this dissertation, we propose a study of the evolution of venoms in the phylum Cnidaria, encompassing proteomic and genomic data. This project aimed: (1) to characterize and elucidate the evolution of venom composition in Cnidaria by comparing protein lists; (2) to test the hypothesis that the variation in specific family of cnidarians toxins has been the result of a positive selection regime; and (3) to determine the extent to which the genes duplication may be regarded as the main reason for the diversity of toxins in Cnidaria. The chapter \"Comparative proteomics reveals common components of a powerful arsenal in the earliest animal venomous lineage, the cnidarians\" presents the most comprehensive comparative study on the cnidarians venom composition and a hypothesis about the evolutionary assembly of the complex biochemical arsenal of cnidarians and of the ancestral venom of this basal group. Twenty eight protein families were identified. Of these, 13 families were described for the first time in the proteome of Cnidaria. At least 15 types of toxin families were recruited in cnidarians venom proteome before the diversification of Anthozoa and Medusozoa groups. In the chapters \"Evidence of episodic positive selection in the evolution of jellyfish toxins of the cnidarian venom\" and \"Gene duplications are extensive and contribute significantly to the toxic proteome of nematocysts isolated from Acropora digitifera (Cnidaria: Anthozoa: Scleractinia)\", our analyses indicate that the families of toxins in cnidarians diversify broadly through gene duplication. Besides, in contrast to the families of venom toxins in most animals lineages, we identified a different pattern in the specific family of cnidarians toxins, where there is a purifying selection for periods long, followed by long periods of diversification or vice versa

O soro anti-elapidico brasileiro é produzido com uma mistura de veneno de Micrurus frontalis e de M. corallinus. Estudos indicam que o soro resultante não neutraliza o veneno de algumas espécies de Micrurus. Além disso, o baixo rendimento de veneno e as dificuldades de manutenção destas serpentes em cativeiro dificultam a produção de soro. Assim, um método alternativo para a produção deste soro seria de grande valor. Estudos têm mostrado que os venenos de elapideos brasileiros contêm toxinas com um elevado grau de homologia com as de suas congêneres australianas. O presente trabalho teve como objetivo comparar inicialmente o soro brasileiro e o australiano frente ao veneno de Micrurus frontalis e M. lemniscatus. A reatividade cruzada foi testada por Western-blot e ELISA com veneno de Micrurus frontalis e a capacidade neutralizante por soroneutralização com venenos de M. frontalis, M. lemniscatus, e em parceiria com venenos de M. corallinus, M. altirostris, M. spixii, M. ibiboboca, M. fulvius, M. pyrrhocryptus , M. nigrocinctus, em camundongos. Os dados obtidos indicam nível elevado de reatividade e neutralização cruzada entre os soros. Também comparamos a imunogenicidade do veneno nativo ou irradiado, não observando diferenças nos níveis de anticorpos obtidos. As serpentes australianas utilizadas para a produção de soro são mais fáceis de manusear e produzem maiores quantidades de venenos do que as corais brasileiras. Concluímos que um soro produzido com o veneno de serpentes australianas neutraliza a atividade tóxica das Micrurus estudadas, incluindo espécies que o soro nacional não neutraliza. Assim, o uso de venenos da Austrália como imunógeno constitui alternativa viável para sanar a carência do soro nacional. / The Brazilian coral snake antivenom is produced using a mixture of Micrurus corallinus and M. frontalis venom. Several studies have shown that this serum does not neutralize the venom of some species. Furthermore, the low venom yields and the difficulties of keeping coral snakes in captivity impair antivenom production. Althought belonging to different species, coral snakes and Australian elapids share many homologous toxins in their venom. The present work aimed to compare the Brazilian and Australian antivenoms against Micrurus venom. Cross- reactivity was assayed by Western blot and ELISA, while cross-neutralization was tested in mice. Both tipes of assays indicate high levels of cross-reactivity and neutralization. We also tested the immunogenicity of native or radiation-attenuated venom and no significant difference in antibody levels was observed. The Australian snakes used for antivenom production are much easier to breed and produce higher amounts of venom that their Brazilian relatives. From this study, we conclude that a serum produced using Australian venoms neutralizes the toxicity of coral snakes venoms, including several venoms which are not neutralized by the Brazilian antivenom. Thus, the use of Australian venoms as an immunogen might solve the bottleneck of coral snake antivenom production.

As toxinas de veneno de serpentes têm como principal função alterar a homeostase das presas para fins de alimentação ou defesa. O estudo aprofundado da composição do veneno de serpentes é importante para a produção de soros antiofídicos mais eficientes, para a descoberta de novos fármacos e na compreensão de processos biológicos, ecológicos e evolutivos. As pesquisas com toxinas têm mostrado uma versatilidade natural, refinada pela evolução, na diversificação de funções em famílias de proteínas recrutadas de suas funções endógenas, por meio de sucessivas duplicações e acumulo de mutações levando a uma evolução acelerada. A miríade de toxinas disponíveis e sua diversidade de funções ainda não foram completamente descritas. A combinação das análises em larga escala do transcriptoma de novo da glândula de veneno e do proteoma do veneno permite elaborar um perfil mais completo do toxinoma do veneno, permitindo inclusive um aumento na sensibilidade da detecção de toxinas pouco representadas e inesperadas nos venenos. O objetivo geral deste estudo foi analisar o toxinoma do veneno de uma das mais perigosas espécies australianas, a Pseudonaja textilis (Elapidae). Foi possível identificar no veneno as toxinas: fatores de coagulação de veneno do complexo protrombinase, subunidades de fosfolipases A2 (PLA2) da neurotoxina textilotoxin e PLA2 de atividade procoagulante, neurotoxinas tipo three-finger toxin (3FTx), inibidores de protease do tipo-kunitz textilinin, e pela primeira vez, uma nova variante de 3FTx, lectinas tipo C, CRiSP além de indícios de toxinas de lagarto Heloderma e outras proteínas candidatas a toxinas como calreticulin e dipeptidase 2. Metaloproteinases, pouco estudadas em Elapidae, foram clonadas e detectadas no veneno por ensaios de fracionamento e imunoreatividade. A análise do transcriptoma identificou novas isoformas e variantes de toxinas, principalmente das 3FTx e dos inibidores de serinoproteases, assim como transcritos de toxinas que não foram detectadas no veneno e que merecem mais investigações. O quadro de sintomas com acidentes em humanos é bem explicado pelas toxinas identificadas, porém, em seu habitat natural, as toxinas pouco conhecidas e até então não descritas devem ter funções importantes e específicas na predação. Identificar esta diversidade de variantes é importante para entender o modo de ação das toxinas. / Snake venom toxins alter prey homeostasis for feeding or defense. In depth studies of venom composition are important for better antivenom production, for new drugs lead and discovery and for better understanding of biological, ecological and evolutionary processes. Research on toxins have shown the natures way of innovating, refined by evolution, diversifying functions of protein families recruited from their endogenous function to the venom gland by successive gene duplication and mutation accumulation, leading to an accelerated evolution. A myriad of available toxins and diversity of functions is still available for discovery. Combining high throughput techniques such as venom gland de novo transcriptomics and venom proteomics, one can assess and observe a more complete profile of the snake toxinome, additionally allowing an upscale in low represented and unexpected toxin detection. The aim of this project was to investigate the venom toxinome of one of the most dangerous Australian species, Pseudonaja textilis (Elapidae). The toxins identified in it venom was: protrombinase complex coagulation factors, neurotoxic textilotoxin phospholipase A2 (PLA2) subunits and procoagulant PLA2, neurotoxic three-finger toxins (3FTx), Kunitz-type protease inhibitor textilinin, and for the first time, a new long 3FTx, C-type lectins, CRiSPs, as well as evidences of lizard toxins from Heloderma genus and other toxin candidates calreticulin and dipeptidase 2. Metalloproteinases, little investigated in Elapidae, was cloned and detected in the venom after fractionation and immunoassay. The transcriptome revealed new toxin variants and isoforms, specially 3FTx and serine protease inhibitors, as well as transcripts from toxins not detected in the venom that deserves further investigation. Human accident symptoms are well explained by the identified toxins, however, in its natural environment, little known and undescribed toxins must have specific and important role in predation. Identifying this diversity is important to better understand toxins ways of action.

Os venenos de serpentes são complexas misturas de proteínas e peptídeos que apresentam uma variedade de atividades biológicas. Estudos apontam para uma rica diversidade de moléculas bioativas de baixa massa molecular nos venenos, como a crotamina, miotoxina A, peptídeos potenciadores de bradicinina (BPPs) inibidores do tipo Kunitz de serinopeptidases e tripeptídeos inibidores de metalopeptidases. O interesse nestas moléculas está relacionado ao potencial uso como agentes terapêuticos contra diversas patologias, como distúrbios da coagulação e modulação da atividade de metalopeptidases, moléculas estas envolvidas com tumorigenêse e outros processos patológicos como inflamação crônica e distúrbios neurológicos. O veneno da serpente Bitis gabonica rhinoceros provoca alterações fisiopatológicas como severa desordem na coagulação sanguínea e danos teciduais seguidos de necrose. No presente estudo foram isoladas e caracterizadas metalopeptidases e serinopeptidases, além de componentes de baixa massa molecular como inibidor do tipo Kunitz e BPPs. Estes peptídeos foram testados quanto a sua capacidade inibitória frente as peptidases endógenas e sequenciados por espectrometria de massa. Os nossos dados mostram que as peptidases isoladas degradam caseína e não tem atividade sobre colágeno. A serinopeptidase tem atividade β-fibrinogenolítica e o inibidor tipo Kunitz isolado apresenta maior capacidade de inibir a quimotripsina, com valor de Ki= 0,07 μM, mostrando-se um promissor substituto ao fármaco aprotinina. Este peptídeo apresentou também atividade citotóxica em células B16F10 e tênue atividade antimicrobiana. Dentre os BPPs identificados, o peptídeo que possui sequência não canônica apresentou a capacidade de potencializar a ação da bradicinina tanto em ensaio edematogênico quanto de inibição da atividade enzimática da enzima conversora de angiotensina. Esses resultados indicam o potencial de peptídeos de venenos animais para o desenvolvimento de novos agentes terapêuticos para o tratamento de enfermidades como hipertensão e distúrbios de coagulação. / Snake venoms are complex mixtures of proteins and peptides with a wide array of activities. Some studies point towards a vast diversity of low molecular mass bioactive molecules in venoms such as crotamine, myotoxin A, bradykinin potentiating peptides (BPPs), Kunitz type serine peptidase inhibitors and tripeptides inhibiting metallopeptidases. The interest on these molecules is related to their potential use as therapeutic drugs against several pathologies such as coagulation disturbs and modulation of the activity of metallopeptidases, involved in tumorigenesis and other disease like chronical inflammation and neurological disorders. The venom of Bitis gabonica rhinoceros promotes severe blood clotting disorders and tissular damages followed by necrosis. In the present study we isolated and characterized metallo and serine-peptidases, as well as as low molecular mass components such as Kunitz inhibitors and BPPs. Those peptides were assayed for their ability to inhibit the venom ednogenous peptidases and were sequenced by mass spectrometry. Our data indicate that the isolated peptidases hydrolyze casein, but not gelatin, indicating that they have no activity on collagen. The isolated serine protase has β-fibrinogenolytic activity and is not inhibited by the endogenous Kunitz peptide isolated from the venom. The Kunitzlike peptide inhibits preferentially chymotrypsin with a Ki of 0.07 μM and appears as a promising substitute for the commercial drug aprotinin. Among the three bradykinin potentiating peptides, two displayed non-canonical sequences, a fact that might represent an interesting field for new studies for the development of new anti-hypertensives. Although displaying mutations in highly conserved regions, the non-canonical BPP potentialized bradykinin in both edematogenic and angiotensin converting enzyme inhibition assays. These results indicate the potential of animal venom peptides for the development of new drugs against Diseases such as hypertension and coagulopathies.

As toxinas de veneno de serpentes têm como principal função alterar a homeostase das presas para fins de alimentação ou defesa. O estudo aprofundado da composição do veneno de serpentes é importante para a produção de soros antiofídicos mais eficientes, para a descoberta de novos fármacos e na compreensão de processos biológicos, ecológicos e evolutivos. As pesquisas com toxinas têm mostrado uma versatilidade natural, refinada pela evolução, na diversificação de funções em famílias de proteínas recrutadas de suas funções endógenas, por meio de sucessivas duplicações e acumulo de mutações levando a uma evolução acelerada. A miríade de toxinas disponíveis e sua diversidade de funções ainda não foram completamente descritas. A combinação das análises em larga escala do transcriptoma de novo da glândula de veneno e do proteoma do veneno permite elaborar um perfil mais completo do toxinoma do veneno, permitindo inclusive um aumento na sensibilidade da detecção de toxinas pouco representadas e inesperadas nos venenos. O objetivo geral deste estudo foi analisar o toxinoma do veneno de uma das mais perigosas espécies australianas, a Pseudonaja textilis (Elapidae). Foi possível identificar no veneno as toxinas: fatores de coagulação de veneno do complexo protrombinase, subunidades de fosfolipases A2 (PLA2) da neurotoxina textilotoxin e PLA2 de atividade procoagulante, neurotoxinas tipo three-finger toxin (3FTx), inibidores de protease do tipo-kunitz textilinin, e pela primeira vez, uma nova variante de 3FTx, lectinas tipo C, CRiSP além de indícios de toxinas de lagarto Heloderma e outras proteínas candidatas a toxinas como calreticulin e dipeptidase 2. Metaloproteinases, pouco estudadas em Elapidae, foram clonadas e detectadas no veneno por ensaios de fracionamento e imunoreatividade. A análise do transcriptoma identificou novas isoformas e variantes de toxinas, principalmente das 3FTx e dos inibidores de serinoproteases, assim como transcritos de toxinas que não foram detectadas no veneno e que merecem mais investigações. O quadro de sintomas com acidentes em humanos é bem explicado pelas toxinas identificadas, porém, em seu habitat natural, as toxinas pouco conhecidas e até então não descritas devem ter funções importantes e específicas na predação. Identificar esta diversidade de variantes é importante para entender o modo de ação das toxinas. / Snake venom toxins alter prey homeostasis for feeding or defense. In depth studies of venom composition are important for better antivenom production, for new drugs lead and discovery and for better understanding of biological, ecological and evolutionary processes. Research on toxins have shown the natures way of innovating, refined by evolution, diversifying functions of protein families recruited from their endogenous function to the venom gland by successive gene duplication and mutation accumulation, leading to an accelerated evolution. A myriad of available toxins and diversity of functions is still available for discovery. Combining high throughput techniques such as venom gland de novo transcriptomics and venom proteomics, one can assess and observe a more complete profile of the snake toxinome, additionally allowing an upscale in low represented and unexpected toxin detection. The aim of this project was to investigate the venom toxinome of one of the most dangerous Australian species, Pseudonaja textilis (Elapidae). The toxins identified in it venom was: protrombinase complex coagulation factors, neurotoxic textilotoxin phospholipase A2 (PLA2) subunits and procoagulant PLA2, neurotoxic three-finger toxins (3FTx), Kunitz-type protease inhibitor textilinin, and for the first time, a new long 3FTx, C-type lectins, CRiSPs, as well as evidences of lizard toxins from Heloderma genus and other toxin candidates calreticulin and dipeptidase 2. Metalloproteinases, little investigated in Elapidae, was cloned and detected in the venom after fractionation and immunoassay. The transcriptome revealed new toxin variants and isoforms, specially 3FTx and serine protease inhibitors, as well as transcripts from toxins not detected in the venom that deserves further investigation. Human accident symptoms are well explained by the identified toxins, however, in its natural environment, little known and undescribed toxins must have specific and important role in predation. Identifying this diversity is important to better understand toxins ways of action.

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