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El sistema que regula los niveles celulares de calcio se duplicó generando dos sistemas no equivalentes hace unos mil millones de años, antes de que los hongos y los animales divergieran evolutivamente.
Los modelos de hongos que se utilizan actualmente para el estudio de la regulación mitocondrial del calcio no son los adecuados, ya que el sistema que poseen no es equivalente al de animales, los quítridos, un grupo divergente de hongos, serían los únicos hongos que poseen un sistema similar al nuestro.
El estudio del laboratorio de Genómica Comparativa del IRB Barcelona se ha publicado en la revista Nature Communications.
Los niveles de calcio regulan múltiples procesos en las células, desde el metabolismo hasta la división celular. Y estos niveles se regulan, a su vez, transportando el calcio dentro y fuera de las mitocondrias, el centro energético de la célula. La regulación de los niveles de calcio es, por lo tanto, un tema recurrente de estudio, con importantes implicaciones en la biomedicina y, frecuentemente, el organismo modelo utilizado para estudiar este sistema son los hongos.
El grupo de Genómica Comparativa, dirigido por el investigador ICREA del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y el Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) Toni Gabaldón, ha desvelado que el transportador que regula los niveles celulares de calcio se duplicó hace unos mil millones de años, dando lugar a dos subtipos de transportadores. De estos dos subtipos, sólo uno está presente en los animales, mientras que la mayoría de los hongos conservan el otro subtipo. La única familia, dentro del reino de los hongos que mantiene el mismo subtipo de transportador que los animales son los quítridos, unos organismos acuáticos y microscópicos. Por lo tanto, utilizar como modelo de estudio del transportador de calcio cualquier otro tipo de hongo podría llevar a observaciones incoherentes y conclusiones erróneas.
“Establecer cómo se originan y evolucionan los sistemas celulares nos ayuda a su comprensión y, a elegir especies modelo de estudio apropiadas” señala Gabaldón.
Un análisis computacional extensivo de más de 1000 organismos
Este trabajo, publicado en la revista Nature Communications, analizó el genoma completo de más de 1000 organismos para, empleando métodos computacionales, reconstruir la evolución de la maquinaria de transporte de calcio en las mitocondrias. El análisis corroboró el origen ancestral de este sistema de transporte mitocondrial, que ya existía en el ancestro común de hongos y animales.
El laboratorio de Fabiana Perochi en el Helmholtz Zentrum de Munich (Alemania) realizó las pruebas experimentales que confirmaron que las proteínas de quítridos realizan una función equivalente a las de humanos.
La paradoja de los hongos que no transportaban calcio
Se había observado anteriormente que el transportador de calcio en los hongos, actúa de manera diferente que en los animales e incluso, está presente en organismos que no transportan calcio a las mitocondrias y esto se consideraba una paradoja.
“Reconstruyendo la historia evolutiva de estas proteínas hemos podido resolver una paradoja, y encontrar los verdaderos equivalentes del sistema humano en hongos, lo que abre nuevas vías para usarlos como modelos de experimentación” concluye Gabaldón.
Artículo de referencia:
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
IRB Barcelona
El Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) trabaja para conseguir una vida libre de enfermedades. Desarrolla una investigación multidisciplinar de excelencia para curar el cáncer y otras enfermedades vinculadas al envejecimiento. Establece colaboraciones con la industria farmacéutica y los principales hospitales para hacer llegar los resultados de la investigación a la sociedad, a través de la transferencia de tecnología, y realiza diferentes iniciativas de divulgación científica para mantener un diálogo abierto con la ciudadanía. El IRB Barcelona es un centro internacional que acoge alrededor de 400 científicos de más de 30 nacionalidades. Reconocido como Centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2011, es un centro CERCA y miembro del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
