Functional evolution and regulation of aquaporin trafficking in marine fish oocytes
L'èxit i el domini dels teleostis marins en ambients oceànics es veuen facilitats per l'evolució d'ous pelàgics (flotants) altament hidratats, que proporcionen als embrions una reserva vital d'aigua fins que es desenvolupen els sistemes osmorreguladors i en facilita la dispersió...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de documento: | tese |
| Data de publicação: | 2024 |
| País: | España |
| Recursos: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositório: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglês |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:299369 |
| Acesso em linha: | https://ddd.uab.cat/record/299369 |
| Access Level: | Acceso aberto |
| Palavra-chave: | Aquaporina Aquaporin Acuaporina Hidratació d'oòcits Oocyte hydration Hidratación de ovocitos Tràfic intracel·lular Intracellular trafficking Tráfico intracelular Ciències de la Salut |
| Resumo: | L'èxit i el domini dels teleostis marins en ambients oceànics es veuen facilitats per l'evolució d'ous pelàgics (flotants) altament hidratats, que proporcionen als embrions una reserva vital d'aigua fins que es desenvolupen els sistemes osmorreguladors i en facilita la dispersió a les corrents oceàniques. Estudis anteriors han demostrat que la hidratació d'oòcits intercedit per aquaporines, juga un paper crucial en aquesta adaptació evolutiva. Tot i això, els mecanismes reguladors moleculars que controlen aquest procés vital no es comprenen completament. Mitjançant una anàlisi extensa de més de 400 genomes de peixos, en aquest treball hem identificat un grup d'aquaporina-1 específic per a teleostis (TSA1C) compost per gens aqp1aa-aqp1ab2-aqp1ab1 disposats en tàndem. L'anàlisi evolutiva funcional del TSA1C revela una història d'aproximadament 300 milions d'anys de pèrdua, neofuncionalització i subfuncionalització del gen aqp1ab-like, però amb espècies marines que fresa ous pelàgics altament hidratats retenint gairebé exclusivament almenys un dels paràlegs posteriors. Inesperadament, un terç dels teleostis euacantomorfs marins moderns retenen selectivament canals aqp1ab-like i llocs de fosforilació intervinguts per proteïna quinasa coevolucionats en els subdominis intracel·lulars juntament amb una unió Ywhaz-like (14-3-3ζ-like) específica en la regulació del trànsit en membranes intracel·lulars. També trobem que una derivació de canal regulada per dos passos evita l'ocupació competitiva del mateix espai de la membrana plasmàtica a l'oòcit per part d'Aqp1ab1 i -1ab2, i accelera la hidratació. Altres estudis van demostrar que als teleostis pelàgofils que mantenen TSA1C complets, com la orada (Sparus aurata), l'hormona luteïnitzant secretada per la hipòfisi i l'arginina vasopressina, així com la producció local del nonapèptid en els fol·licles ovàrics, regulen diferencialment el trànsit de Aqp1ab1 i -1ab2 a l'oòcit durant la hidratació. Per tant, aquestes cascades de transducció de senyals endocrines sistèmiques i paracrines regulen cooperativament el trànsit de membrana no competitiu dels canals Aqp1ab-like a l'oòcit i les cèl·lules fol·liculars associades. A més de les cascades de senyalització anteriors que controlen el trànsit d'aquaporines, trobem altres mecanismes reguladors que poden ser més rellevants per als pelagòfils que només retenen un dels gens d'aqp1ab-like, com els peixos soleids. Es va demostrar que diverses variants d'empalmament alternatiu no funcionals dels canals d'Aqp1ab-like causen maneres duals d'inhibició dominant-negativa de les proteïnes canòniques. Una manera implica la probable heterotetramerització de les variants d'Aqp1ab1 amb els canals canònics i la seva retenció en el reticle endoplàsmic (RE) per a la seva degradació final, mentre que el segon permet que Aqp1ab2 escapi parcialment del RE per assolir la membrana plasmàtica de l'oòcit; on flueix l'aigua; que inhibeix de manera dominant-negativa mitjançant l'heterotetramerització amb la isoforma no funcional. Atès que els nivells d'expressió fol·licular ovàrica de les isoformes inhibidores en el desenvolupament són més baixos durant la represa de la meiosi, preval un flux d'aigua desinhibit a través dels canals canònics a les microvellositats de l'oòcit. Finalment, prenent com a exemple la orada, hem proposat un model que integra els diferents mecanismes reguladors del trànsit d'aquaporines durant la hidratació d'oòcits en teleostis marins euacantomorfs. Aquest model proporciona informació valuosa sobre les adaptacions moleculars dels teleostis marins, cosa que no només millora el nostre coneixement de l'evolució dels teleostis, sinó que també té implicacions pràctiques per a l'aqüicultura i els esforços de conservació als ecosistemes marins. |
|---|