Caracterización transcripcional de ribotoxinas adquiridas horizontalmente en insectos

LAPADULA WALTER JESÚS; JURI AYUB, MAXIMILIANO

Congreso; V reunión de la Sociedad de Biología Evolutiva; 2023

Las Proteínas Inactivantes del Ribosoma (RIPs) son un grupo de toxinas que inhiben la síntesis de proteínas como consecuencia de su actividad ARN N-glicosidasa, la cual consiste en la depurinación específica de un residuo de adenina en una región altamente conservada del ARNr 28s, llamado sarcin/ricin loop (SRL). Los genes codificantes de estas toxinas están presentes en plantas y bacterias. Algunos ejemplos destacados incluyen a Ricina, presente en Ricinus communis y Shiga toxinas, presentes en bacterias enteropatógenos y causantes del Síndrome Urémico Hemolítico. En nuestro grupo hemos demostrado la presencia de estas toxinas en diversas especies de hongos y, más llamativamente, en metazoos donde su distribución está acotada a algunas pocas especies de insectos. En esta clase la presencia de genes RIP se encuentra restringida a mosquitos de la subfamilia Culicinae (por ejemplo, Aedes aegypti), moscas blancas de la familia Aleyrodidae (por ejemplo, Bemisia tabaci) y dos especies de moscas de la superfamilia Sciaroidea (incluyendo Contarinia nasturtii y Bradysia odoriphaga). Nuestros estudios revelaron que los tres grupos de genes derivan de tres eventos independientes de Transferencia Horizontal de genes (HGT), probablemente de donantes bacterianos (para moscas y mosquitos) y vegetales (para moscas blancas). La comparación de codones entre secuencias, mostraron que el cociente entre la tasa de sustituciones sinónimas y no sinónimas, es mayor que lo esperable por azar. Esto implica que los cambios que modifican la secuencia aminoacídica han sido purgados mediante selección natural, lo que sugiere que estos genes tienen un impacto positivo en el fitness de los hospedadores. Ha sido reportado que una de las estrategias defensivas utilizadas por insectos a lo largo de su evolución consiste en el uso de toxinas proporcionadas por otros organismos, ya sea a través de interacciones simbióticas o por HGT. Trabajos recientes proponen que los genes RIP presentes en la bacteria Spiroplasma poulsonii, endosimbiontes de Drosophila, desempeñan un rol defensivo cuando los insectos se enfrentan a ciertos parásitos que pueden afectar su viabilidad. Estas evidencias indican la relevancia evolutiva que implicaría para los insectos tener sus propios genes RIPs, originando la hipótesis de que estas toxinas son moléculas efectoras del sistema inmune de insectos. Aquí, mostramos los resultados de analizar experimentos transcriptómicos, disponibles en bases de datos públicas, los cuales nos permitieron describir los perfiles de expresión temporales y espaciales para estos genes foráneos en los tres grupos de insectos donde los encontramos. Los análisis transcripcionales en los diferentes estadios del desarrollo de estos insectos mostraron que en los tres linajes la expresión de los genes RIP es modulada a lo largo de la ontogenia, encontrándose los mayores niveles de transcriptos en los estadios tempranos. Este patrón de expresión es compatible con el mostrado por algunas moléculas efectoras del sistema inmune de insectos. En cuanto a la expresión espacial pudimos confirmar que los transcriptos de los genes RIP están presentes en las regiones del tórax y abdomen, que es donde se localizan varios tejidos inmunes como cuerpo graso, hemocitos e intestino. Por otro lado, durante la búsqueda de factores que modulen la expresión de estos genes encontramos que transcriptomas pertenecientes a cepas de A. aegypti refractarias y susceptibles a la infección del nemátodo B. malayi, mostraron una inducción en la expresión de los genes RIP presentes en el mosquito luego de ser infectados, siendo mayores los niveles de transcriptos encontrados en las cepas refractarias. Más interesante resultó que tras analizar, en dichos experimentos, las regiones del SRL del ARNr del nemátodo, pudimos confirmar la presencia de lecturas depurinadas, siendo mayor el número de las mismas en las muestras correspondientes a la cepa refractaria. Estos resultados apoyan fuertemente la hipótesis planteada sugiriendo un posible papel de estos genes foráneos como efectores inmunes en insectos.