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| ¿Cómo evolucionan los mocos? |
La mucosidad es una sustancia fluida resbaladiza y fibrosa producida por muchos tejidos de revestimiento del cuerpo. Es esencial para el organismo. La mayoría de los fluidos corporales resbaladizos contienen moco. Cómo evoluciona el moco es la cuestión principal que los científicos de este estudio tratan de averiguar.
El estudio de la Universidad de Buffalo sugiere que las proteínas mucinas, un grupo de proteínas funcionalmente pero no evolutivamente definido, evolucionan repetidamente cooptando sorprendentemente proteínas no mucinas en los mamíferos. Estas mucinas tienen varias funciones. Como familia, se conocen como moco, donde contribuyen a la consistencia pegajosa de la sustancia.
Los científicos compararon los genes de las mucinas en 49 especies de mamíferos para proponer que las repeticiones exónicas y su variación en el número de copias contribuyen sustancialmente a la evolución de novo de nuevas funciones génicas. Mediante la integración de enfoques bioinformáticos, filogenéticos, proteómicos e inmunohistoquímicos, identificaron 15 casos en los que las nuevas mucinas parecen haber evolucionado a través de un proceso aditivo que transformó una proteína no mucina en mucina.
Cada mucinización tuvo lugar con una proteína que no era mucina. La evolución añadió en algún momento una nueva parte a esta base de no mucina, que está formada por una cadena corta de bloques de construcción de aminoácidos que se adornan con moléculas de azúcar. Esta nueva región se fue duplicando, añadiendo más copias para alargar aún más la proteína y convertirla en mucina.
Los investigadores de la Universidad de Búfalo Omer Gokcumen y Stefan Ruhl, autores principales del estudio, y Petar Pajic, primer autor, dijeron: "Las regiones duplicadas, llamadas "repeticiones", son clave para la función de la mucina".
"Los azúcares que recubren estas secciones sobresalen hacia fuera como las cerdas de un cepillo de botella, y confieren a las mucinas la propiedad viscosa vital para muchas tareas importantes que estas proteínas llevan a cabo".
Gokcumen dijo: "No creo que se supiera antes que la función de las proteínas puede evolucionar de esta manera, a partir de una proteína que adquiere secuencias repetidas. Una proteína que no es mucina se convierte en mucina simplemente ganando repeticiones. Esta es una forma importante en la que la evolución hace babas. Es un truco evolutivo, y ahora documentamos que esto ocurre repetidamente".
El doctor Stefan Ruhl, decano interino de la Facultad de Odontología de la UB y profesor de biología oral, dijo: "Las repeticiones que vemos en las mucinas se denominan "repeticiones PTS" por su alto contenido en los aminoácidos prolina, treonina y serina, y ayudan a las mucinas en sus importantes funciones biológicas, que van desde la lubricación y protección de las superficies de los tejidos hasta la ayuda para que nuestra comida sea resbaladiza y podamos tragarla. Los microbios beneficiosos han evolucionado para vivir en las superficies recubiertas de moco, mientras que el moco puede, al mismo tiempo, actuar como barrera protectora y defenderse de las enfermedades protegiéndonos de los intrusos patógenos no deseados."
"No mucha gente sabe que la primera mucina purificada y caracterizada bioquímicamente procedía de una glándula salival. Mi laboratorio lleva 30 años estudiando las mucinas de la saliva, sobre todo porque protegen los dientes de la caries y ayudan a equilibrar la microbiota de la cavidad oral."
Al estudiar la saliva, los científicos descubrieron que una pequeña mucina salival llamada MUC7 -que se encuentra en los humanos- no está presente en los ratones. En cambio, los ratones tienen una mucina salival llamada MUC10.
¿Estaban estas dos proteínas relacionadas desde una perspectiva evolutiva?
No, fue la respuesta. Sin embargo, lo que los científicos descubrieron a continuación fue inesperado. La MUC10 no parecía estar relacionada con la MUC7, aunque la PROL1, una proteína identificada en las lágrimas humanas, tenía algunas similitudes estructurales con la MUC10. PROL1 se parecía mucho a MUC10, pero sin las repeticiones en forma de botella recubiertas de azúcar que hacen de MUC10 una mucina.
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| Petar Pajic, estudiante de doctorado en ciencias biológicas de la UB, prepara una muestra de saliva para su separación y análisis. En el nuevo estudio, el equipo utilizó una técnica de electroforesis en gel para separar las mucinas de otras proteínas en la saliva de varios mamíferos. Crédito: Douglas Levere / Universidad de Buffalo |
Gokcumen dijo: "Creemos que, de alguna manera, ese gen de las lágrimas acaba siendo reutilizado. Adquiere las repeticiones que le dan la función de mucina, y ahora se expresa abundantemente en la saliva de ratones y ratas".
Los científicos se preguntaron si otras mucinas podrían haberse generado de forma similar. Empezaron a investigar y encontraron numerosos casos del mismo fenómeno. Los científicos identificaron 15 casos en los que la evolución parece haber transformado proteínas no mucinas en mucinas mediante la adición de repeticiones PTS, a pesar de que muchas mucinas tenían un ancestro común entre diferentes grupos de mamíferos.
Gokcumen dijo: "Y esto fue con una mirada bastante conservadora". El estudio se centró en una región del genoma de unas pocas docenas de especies de mamíferos".
Califica la baba como un "rasgo vital sorprendente" y siente curiosidad por saber si el mismo mecanismo evolutivo podría haber impulsado la formación de algunas mucinas en babosas, anguilas babosas y otros bichos. Se necesita más investigación para encontrar una respuesta.
Según Pajic, "cómo evolucionan las nuevas funciones de los genes sigue siendo una pregunta que nos hacemos hoy en día. Así, nos sumamos a este discurso aportando pruebas de un nuevo mecanismo, en el que la obtención de secuencias repetidas dentro de un gen da lugar a una nueva función."
"Creo que esto podría tener implicaciones aún más amplias, tanto en la comprensión de la evolución adaptativa como en la posible explicación de ciertas variantes causantes de enfermedades. Si estas mucinas siguen evolucionando a partir de las no mucinas repetidamente en diferentes especies y en diferentes momentos, sugiere algún tipo de presión adaptativa que las hace beneficiosas. Y luego, en el otro extremo del espectro, tal vez si este mecanismo se sale de los carriles -sucede demasiado, o en el tejido equivocado- puede conducir a enfermedades como ciertos cánceres o enfermedades de la mucosa".
Fuentes, créditos y referencias:
Fuente: Universidad de Buffalo