10-05-2012
Portada de la revista `Science Signaling’ dedicada a una recerca sobre l’origen de la multicel·lular
Una de les preguntes més desafiadores de la biologia actual és la de l’origen de la multicel·lularitat, és a dir, dels mecanismes moleculars que van permetre l’aparició dels animals multicel·lulars a partir dels seus predecessors unicel·lulars, un procés clau en la història evolutiva dels organismes al planeta. Segons un article publicat en portada a la revista Science Signaling, les proteïnes tirosina-cinasa, unes molècules imprescindibles en la maquinària cel·lular, es van diversificar abans de l’origen dels organismes pluricel·lulars. En aquest treball hi han participat, entre altres experts, els investigadors Iñaki Ruiz-Trillo, Hiroshi Suga i Alex de Mendoza, del Departament de Genètica de la UB i de l’Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) -adscrit al campus d'excel·lència internacional Barcelona Knowledge Campus (BKC)- amb seu al Parc Científic de Barcelona.
Dels éssers vius unicel·lulars als multicel·lulars
La transició biològica cap a la multicel·lularitat és un pas crític en la història evolutiva dels metazous. Tal com explica el professor Ruiz-Trillo, «històricament, es creia que un factor determinant en aquest procés era l’adquisició de nous gens que van permetre arribar a una multicel·lularitat complexa, com per exemple, la invenció de nous gens involucrats en l’adhesió, la comunicació i la diferenciació cel·lular». En l’estudi, però, les dades mostren que, «més que aquests gens nous, el factor clau va ser, probablement, una millor regulació i una coadaptació de gens presents en l’ancestre unicel·lular a noves funcions en un context multicel·lular», assenyala el científic.
Les proteïnes tirosina-cinasa són indispensables en processos cel·lulars bàsics com ara la proliferació, la migració, el metabolisme energètic i la comunicació intercel·lular. Tot i el seu paper fonamental en el context multicel·lular, el seu origen en l’escala evolutiva dels metazous encara té moltes incògnites. En l’article, dirigit per Iñaki Ruiz-Trillo i amb Hiroshi Suga com a primer signant, l’equip científic revela noves pistes sobre l’origen dels gens codificadors de proteïnes tirosina-cinasa (citosòliques i receptores) en la transició cap a la multicel·lularitat.
Comparant gens amb els predecessors unicel·lulars
En concret, els experts comparen diverses seqüències genètiques en organismes unicel·lulars eucariotes (Capsaspora owczarzaki i Ministeria vibrans, molt propers evolutivament a animals i fongs) i en metazous i coanoflagel·lats, que són els organismes unicel·lulars més pròxims filogenèticament als metazous. Segons els resultats, tant les tirosina-cinasa citosòliques (CTK) com les tirosina-cinasa receptores (RTK), van sorgir abans de l’aparició de la multicel·lularitat. Ara bé, mentre que les CTK es van diversificar abans de l’origen dels metazous, les RTK van experimentar diversificacions independents en metazous i en els llinatges unicel·lulars, de manera que, en els animals i en els seus parents unicel·lulars, les RTK actuals són totalment diferents.
Per a l’equip científic, aquest patró d’evolució diferent entre les CTK i les RTK planteja nous interrogants sobre el paper biològic de les proteïnes tirosina-cinasa en els organismes unicel·lulars. «Una explicació possible —suggereix Ruiz-Trillo— és que les CTK, ubicades en un context intracel·lular, no van haver de variar gaire en passar dels ancestres unicel·lulars als animals multicel·lulars. En el cas de les RTK, que connecten la part externa de la cèl·lula amb la interna, van haver de variar molt més en la transició d’un context unicel·lular (on la part externa és l’ambient) a un de multicel·lular (on el medi extern és l’interior de l’organisme)».
Dels éssers vius unicel·lulars als multicel·lulars
La transició biològica cap a la multicel·lularitat és un pas crític en la història evolutiva dels metazous. Tal com explica el professor Ruiz-Trillo, «històricament, es creia que un factor determinant en aquest procés era l’adquisició de nous gens que van permetre arribar a una multicel·lularitat complexa, com per exemple, la invenció de nous gens involucrats en l’adhesió, la comunicació i la diferenciació cel·lular». En l’estudi, però, les dades mostren que, «més que aquests gens nous, el factor clau va ser, probablement, una millor regulació i una coadaptació de gens presents en l’ancestre unicel·lular a noves funcions en un context multicel·lular», assenyala el científic.
Les proteïnes tirosina-cinasa són indispensables en processos cel·lulars bàsics com ara la proliferació, la migració, el metabolisme energètic i la comunicació intercel·lular. Tot i el seu paper fonamental en el context multicel·lular, el seu origen en l’escala evolutiva dels metazous encara té moltes incògnites. En l’article, dirigit per Iñaki Ruiz-Trillo i amb Hiroshi Suga com a primer signant, l’equip científic revela noves pistes sobre l’origen dels gens codificadors de proteïnes tirosina-cinasa (citosòliques i receptores) en la transició cap a la multicel·lularitat.
Comparant gens amb els predecessors unicel·lulars
En concret, els experts comparen diverses seqüències genètiques en organismes unicel·lulars eucariotes (Capsaspora owczarzaki i Ministeria vibrans, molt propers evolutivament a animals i fongs) i en metazous i coanoflagel·lats, que són els organismes unicel·lulars més pròxims filogenèticament als metazous. Segons els resultats, tant les tirosina-cinasa citosòliques (CTK) com les tirosina-cinasa receptores (RTK), van sorgir abans de l’aparició de la multicel·lularitat. Ara bé, mentre que les CTK es van diversificar abans de l’origen dels metazous, les RTK van experimentar diversificacions independents en metazous i en els llinatges unicel·lulars, de manera que, en els animals i en els seus parents unicel·lulars, les RTK actuals són totalment diferents.
Per a l’equip científic, aquest patró d’evolució diferent entre les CTK i les RTK planteja nous interrogants sobre el paper biològic de les proteïnes tirosina-cinasa en els organismes unicel·lulars. «Una explicació possible —suggereix Ruiz-Trillo— és que les CTK, ubicades en un context intracel·lular, no van haver de variar gaire en passar dels ancestres unicel·lulars als animals multicel·lulars. En el cas de les RTK, que connecten la part externa de la cèl·lula amb la interna, van haver de variar molt més en la transició d’un context unicel·lular (on la part externa és l’ambient) a un de multicel·lular (on el medi extern és l’interior de l’organisme)».