Una anàlisi filogenètica revela l'evolució del transportador mitocondrial de calci

  • <p>Chytrid fungus - Scanning electron microscope (CSIRO Science Image)</p>

El sistema que regula els nivells cel·lulars de calci es va duplicar generant dos sistemes no equivalents fa uns mil milions d'anys, abans que els fongs i els animals divergissin evolutivament.

Els models de fongs que s'utilitzen actualment per l'estudi de la regulació mitocondrial del calci no són els adequats, ja que el sistema que posseeixen no és equivalent al dels animals. Els quítrids, un grup divergent de fongs, serien els únics fongs que posseeixen un sistema similar al nostre.

L'estudi de laboratori de Genòmica Comparativa de l'IRB Barcelona s'ha publicat a la revista Nature Communications.

 

Els nivells de calci regulen múltiples processos en les cèl·lules, des del metabolisme fins a la divisió cel·lular. I aquests nivells es regulen, al seu torn, transportant el calci dins i fora dels mitocondris, centres energètic de la cèl·lula. La regulació dels nivells de calci és, per tant, un tema recurrent d'estudi, amb importants implicacions en la biomedicina i, freqüentment, l'organisme model utilitzat per estudiar aquest sistema són els fongs.

El grup de Genòmica Comparativa, dirigit per l'investigador ICREA de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) i el Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) Toni Gabaldón, ha revelat que el transportador que regula els nivells cel·lulars de calci es va duplicar fa uns mil milions d'anys, donant lloc a dos subtipus de transportadors. D'aquests dos subtipus, només un està present en els animals, mentre que la majoria dels fongs conserven l'altre subtipus. L'única família, dins el regne dels fongs que manté el mateix subtipus de transportador que els animals són els quítrids, uns organismes aquàtics i microscòpics. Per tant, utilitzar com a model d'estudi del transportador de calci qualsevol altre tipus de fong podria portar a observacions incoherents i conclusions errònies.

"Establir com s'originen i evolucionen els sistemes cel·lulars ens ajuda a la seva comprensió i, a triar espècies apropiades com a model d'estudi" assenyala Gabaldón.

Una anàlisi computacional extensiu de més de 1000 organismes

Aquest treball, publicat a la revista Nature Communications, va analitzar el genoma complet de més de 1.000 organismes per, emprant mètodes computacionals, reconstruir l'evolució de la maquinària de transport de calci en els mitocondris. L'anàlisi va corroborar l'origen ancestral d'aquest sistema de transport mitocondrial, que ja existia en l'ancestre comú de fongs i animals.

El laboratori de Fabiana Perochi al Helmholtz Zentrum de Munic (Alemanya) va fer les proves experimentals que van confirmar que les proteïnes dels quítrids realitzen una funció equivalent a les d'humans.

 

La paradoxa dels fongs que no transportaven calci

S'havia observat anteriorment que el transportador de calci en els fongs, actua de manera diferent que en els animals i fins i tot, és present en organismes que no transporten calci als mitocondris i això es considerava una paradoxa.

"Reconstruint la història evolutiva d'aquestes proteïnes hem pogut resoldre una paradoxa, i trobar els veritables equivalents del sistema humà en fongs, el que obre noves vies per usar-los com a models d'experimentació" conclou Gabaldón.

 

Article de referència:
Alexandros A. Pittis, Valerie Goh, Alberto Cebrian-Serrano, Jennifer Wettmarshausen, Fabiana Perocchi & Toni Gabaldón
Discovery of EMRE in fungi resolves the true evolutionary history of the mitochondrial calcium uniporter
Nature Communications (2020) DOI: 10.1038/s41467-020-17705-4