Are Pacific Chorus Frogs (Pseudacris regilla) Resistant to Tetrodotoxin (TTX)? Characterizing Potential TTX Exposure and Resistance in an Ecological Associate of Pacific Newts (Taricha)

Abstract

Abstract. Animals that frequently encounter toxins often develop mechanisms of toxin resistance over evolutionary time. Both predators that consume toxic prey and organisms in physical contact with a toxin in their environment may experience natural selection for resistance. Based on observations that Pacific Chorus Frogs (Pseudacris regilla) sometimes eat and mistakenly amplect tetrodotoxin (TTX)-defended Taricha newts, we predicted that P. regilla may possess TTX resistance. We compared amino acid sequences of domain IV of the muscle voltage-gated sodium channel gene SCN4A (NaV1.4) in populations of P. regilla that are sympatric and allopatric with Taricha. We identified a single substitution in NaV1.4 of P. regilla at a conserved site in the pore loop where TTX binds. Although the role of this site in TTX resistance has not been functionally assessed, both allopatric and sympatric P. regilla had this substitution, along with several other reptiles and amphibians, suggesting that it may be unrelated to TTX exposure from Taricha. Thus, there is no conclusive evidence that P. regilla possesses TTX resistance encoded by amino acid substitutions in this domain. California occurrence data from the last 50 yr indicate that Taricha activity peaks in January while the activity of P. regilla peaks in April, with times where the species may come into contact. However, P. regilla may not be exposed to levels of TTX from Taricha high enough to select for mutations in NaV1.4. Other unidentified mechanisms of TTX resistance could be present in P. regilla and other species sympatric with toxic newts. Resumen. Los animales que están expuestos frecuentemente a toxinas suelen desarrollar mecanismos de resistencia a las mismas a lo largo de su historia evolutiva. Tanto los depredadores que consumen presas tóxicas como los organismos en contacto físico con una toxina o contaminante en su entorno pueden experimentar presiones de selección natural hacia mecanismos de resistencia. Observaciones de campo han reportado a las ranas coro del Pacífico (Pseudacris regilla) comiendo y amplexando por error a salamandras del género Taricha que secretan tetrodotoxina (TTX). Por lo tanto, surge la hipótesis de que P. regilla podría poseer resistencia al TTX. Probamos esta hipótesis comparando las secuencias de aminoácidos del gen del canal de sodio voltaje dependiente muscular SCN4A (NaV1.4), que es una proteína diana de la TTX, en poblaciones de P. regilla que son simpátricas y alopátricas con Taricha. Identificamos una única sustitución en NaV1.4 de P. regilla en un sitio conservado en el ploop del poro donde se une la TTX. Aunque el papel de este sitio en la resistencia a la TTX no ha sido evaluada funcionalmente, tanto las P. regilla alopátricas como en las poblaciones simpátricas tenían esta sustitución, junto con varios otros reptiles y anfibios, lo que sugiere que esta sustitución no está relacionada con la exposición a la TTX. Por lo tanto, no hay pruebas concluyentes de que P. regilla posee resistencia a la TTX debida a cambios aminoacidícos en el dominio IV. Por otro lado, los datos de ocurrencia en California de los últimos 50 años indican que la actividad de Taricha alcanza su máximo en enero, mientras que la actividad de P. regilla alcanza su máximo en abril, con algunos momentos en los que las especies se superponen en actividad y pueden entrar en contacto. Sin embargo, es posible que P. regilla no esté expuesta a niveles de TTX de Taricha lo suficientemente altos como ejercer una presión de selección que fije mutaciones en el canal de sodio. No obstante, otros mecanismos no identificados para adquirir resistencia al TTX podrían estar presentes en P. regilla y otras especies simpáticas a las salamandras tóxicas.