El pulpo, el calamar y la sepia son famosos por participar en comportamientos complejos, desde desbloquear un acuario y escapar hasta el camuflaje instantáneo de la piel para esconderse de los depredadores. Un nuevo estudio sugiere que su camino evolutivo hacia la sofisticación neuronal incluye un mecanismo novedoso: edición prolífica de ARNa expensas de la evolución en su ADN genómico.
El estudio, dirigido por Joshua JC Rosenthal del Laboratorio de Biología Marina MBL, Woods Hole y Eli Eisenberg y Noa Liscovitch-Brauer de la Universidad de Tel Aviv, se publica esta semana en Celda .
La investigación se basa en el descubrimiento previo de los científicos de que los calamares muestran una tasa de edición extraordinariamente alta en las regiones de codificación de su ARN, particularmente en las células del sistema nervioso, que tiene el efecto de diversificar las proteínas que las células pueden producir.Más del 60 por ciento de las transcripciones de ARN en el cerebro del calamar se recodifican mediante edición, mientras que en humanos o moscas de la fruta, solo una fracción del 1 por ciento de sus ARN tiene un evento de recodificación.
En el presente estudio, los científicos encontraron niveles similares de edición de ARN en otras tres especies de cefalópodos "inteligentes" dos pulpos y una jibia e identificaron decenas de miles de sitios de grabación de ARN conservados evolutivamente en esta clase de cefalópodos, llamados coleoidesDescubrieron que la edición está especialmente enriquecida en el sistema nervioso coleoideo, afectando a las proteínas que son los jugadores clave en la excitabilidad neural y la morfología neuronal.
En contraste, la edición de ARN en el cefalópodo Nautilus más primitivo y en el molusco Aplysia se produce en niveles de órdenes de magnitud más bajos que en los coleoides, encontraron. "Esto muestra que los altos niveles de edición de ARN no son generalmente una cosa de moluscos; esuna invención de los cefalópodos coleoides ", dice Rosenthal. En los mamíferos, se conservan muy pocos sitios de edición de ARN; no se cree que estén bajo la selección natural". Hay algo fundamentalmente diferente en estos cefalópodos, donde muchos de los eventos de edición sonaltamente conservado y muestra signos claros de selección ", dice Rosenthal.
Los científicos también descubrieron una sorprendente compensación entre los altos niveles de recodificación de ARN y la evolución genómica en estos cefalópodos. La forma más común de edición de ARN es realizada por las enzimas ADAR, que requieren grandes estructuras dsRNA que flanquean los sitios de edición.Estas estructuras, que pueden abarcar cientos de nucleótidos, se conservan en el genoma coleoideo junto con los propios sitios de edición. La tasa de mutación genética en estas regiones flanqueantes está severamente deprimida, informó el equipo.
"La conclusión aquí es que para mantener esta flexibilidad para editar ARN, los coleoides han tenido que renunciar a la capacidad de evolucionar en las regiones circundantes, mucho", dice Rosenthal. "La mutación generalmente se considera como lamoneda de la selección natural, y estos animales están suprimiendo eso para mantener la flexibilidad de grabación en el nivel de ARN ".
Rosenthal y sus colegas de la MBL están desarrollando actualmente sistemas modelo de cefalópodos genéticamente tratables para explorar los mecanismos y las consecuencias funcionales de su prolífica edición de ARN. "¿Cuándo lo activan y bajo qué influencias ambientales? Podría ser algo tan simple comocambios de temperatura o tan complicados como la experiencia, una forma de memoria ", dice.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio de biología marina . Original escrito por Diana Kenney. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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