Metazoan-wide phylogenomics supports the emergence of recognisable canonical prostanoid-receptor family structure across the vertebrate transition
Este estudio filogenómico de todo el metazoario demuestra que la estructura canónica de ocho familias de los receptores de prostanoides es una innovación específica de los vertebrados, revelando que los homólogos de no vertebrados propuestos anteriormente son en realidad linajes de receptores distintos cuya aparente similitud con los receptores EP4 de vertebrados proviene de la proximidad filogenética en lugar de una ortología verdadera.
Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Esta es una explicación generada por IA de un preprint que no ha sido revisado por pares. No es consejo médico. No tome decisiones de salud basándose en este contenido. Leer descargo de responsabilidad completo
Dentro de los cuerpos de los animales, desde las esponjas marinas más simples hasta los humanos complejos, un sofisticado lenguaje químico coordina procesos vitales como la inflamación, el flujo sanguíneo y la reproducción. Este lenguaje depende de un grupo de moléculas lipídicas llamadas prostanoides, que actúan como mensajeros locales. Para recibir estos mensajes, las células utilizan proteínas especializadas incrustadas en sus paredes externas, conocidas como receptores. En los vertebrados, como peces, aves y mamíferos, estos receptores están organizados en ocho familias distintas, cada una ajustada a un tipo específico de señal de prostanoides. Los científicos han asumido durante mucho tiempo que este complejo sistema de ocho familias fue heredado de ancestros antiguos, lo que significa que incluso las criaturas sin columna vertebral, como las medusas o los insectos, deberían poseer los predecesores evolutivos directos de estas ocho familias específicas.
Un nuevo estudio desafía esta suposición largamente sostenida al observar la historia genética de estos receptores a través de todo el reino animal. La investigación, dirigida por el investigador independiente Sebastiano Scibelli, se propuso determinar cuándo y cómo surgió realmente la estructura reconocible de estas ocho familias de receptores. Al analizar miles de conjuntos de datos genéticos de cientos de especies animales, el estudio revela que la disposición específica de ocho familias que se encuentra en los vertebrados no es una característica de todos los animales, sino un desarrollo que apareció específicamente durante la transición a los vertebrados.
El investigador comenzó reuniendo una enorme cantidad de datos genéticos, examinando secuencias de proteínas de más de 3,000 especies que representan 30 grupos de animales. Comparó estas secuencias con un conjunto cuidadosamente seleccionado de 78 receptores vertebrados conocidos, que sirven como el estándar de referencia para las ocho familias. El objetivo era ver si alguno de los animales no vertebrados poseía receptores que encajaran perfectamente en estas ocho categorías establecidas. El investigador utilizó un proceso riguroso de varios pasos para asegurar la precisión. Primero lanzó una red amplia para encontrar cualquier coincidencia potencial, luego aplicó filtros estrictos para confirmar que las proteínas tuvieran la estructura correcta y, finalmente, las ubicó en árboles evolutivos para ver a dónde pertenecían. Este método permitió distinguir entre un receptor que es simplemente similar a uno vertebrado y uno que es un verdadero pariente evolutivo.
Los resultados fueron sorprendentes. Entre las miles de secuencias analizadas de animales no vertebrados, ni una sola pudo ser colocada definitivamente dentro de las ocho familias canónicas. Aunque muchos de estos receptores antiguos estaban relacionados con el sistema de los prostanoides en un sentido amplio, no pertenecían a los grupos específicos conocidos como DP1, EP1 a EP4, FP, IP o TP. En cambio, los receptores de los no vertebrados formaron sus propios linajes distintos que se ramificaron antes de que las familias de los vertebrados estuvieran completamente formadas. El investigador encontró que estos receptores antiguos a menudo aparecían más cerca de una familia vertebrada específica, EP4, pero esto fue un resultado de la forma en que el árbol evolutivo fue modelado, no evidencia de que fueran ancestros directos de la familia EP4. El investigador demostró que esta proximidad era un artefacto geométrico de los datos y no una señal de linaje directo.
El estudio también abordó investigaciones previas que habían identificado receptores específicos en anemonas de mar y corales como equivalentes directos a los receptores EP2 y EP4 de los vertebrados. Al reexaminar las secuencias genéticas con sus métodos más exhaustivos y rigurosos, el autor encontró que estas asignaciones eran incorrectas. Las secuencias de la anemona de mar eran, de hecho, relacionadas con el sistema de los prostanoides, pero no encajaban en las categorías específicas de EP2 o EP4. Más significativamente, las secuencias del coral, que habían sido etiquetadas como EP2 y EP4, estaban en realidad no relacionadas con la familia de receptores de prostanoides en absoluto, perteneciendo en su lugar a diferentes grupos de proteínas de la superficie celular. Esto sugiere que estudios anteriores, que dependían fuertemente de búsquedas de similitud simple, pueden haber identificado erróneamente estas proteínas antiguas.
La emergencia de la estructura reconocible de ocho familias parece haber ocurrido gradualmente a medida que los vertebrados evolucionaban. El estudio indica que la separación clara en las ocho familias distintas se estableció durante la transición de los primeros cordados a los vertebrados con mandíbula. Aunque algunos grupos tempranos de vertebrados, como lampreas y peces agaçados, mostraron signos de esta estructura emergente, la disposición completa y estable aún no se había completado. Fue solo en los ancestros de los vertebrados con mandíbula modernos cuando el sistema se solidificó en las ocho familias actuales. El investigador también observó la ubicación física de estos genes en los cromosomas para entender cómo se multiplicaron. Encontró que, mientras algunos pares de receptores permanecían cerca uno del otro en el mismo cromosoma, lo que sugiere que fueron creados por duplicación local, otros estaban dispersos, insinuando una historia más compleja que involucra duplicaciones genómicas a gran escala. Sin embargo, los datos no respaldaron un modelo simple donde todas las ocho familias fueron creadas simultáneamente por un único evento antiguo.
Este trabajo cambia fundamentalmente nuestra comprensión de cómo evolucionan los sistemas de señalización animal. Muestra que la capacidad de responder a las señales de prostanoides es antigua y generalizada, existiendo en muchas formas a través del reino animal. Sin embargo, el sistema de ocho familias específico y altamente organizado que define la biología de los vertebrados es una innovación posterior. Los receptores que se encuentran en los invertebrados no son versiones rotas o incompletas del sistema de los vertebrados; son un conjunto diverso de proteínas que evolucionan de forma independiente, que sirvieron funciones similares pero siguieron un camino evolutivo diferente. El estudio concluye que la complejidad del sistema de prostanoides de los vertebrados es una característica única de ese linaje, que surge de una mezcla de duplicaciones génicas locales y eventos genómicos de mayor escala, en lugar de ser una herencia directa de un ancestro invertebrado preexistente y totalmente formado.
¿Ahogado en artículos de tu campo?
Recibe resúmenes diarios de los artículos más novedosos que coincidan con tus palabras clave de investigación — con resúmenes técnicos, en tu idioma.