Relaciones filogenéticas de una nueva familia de proteínas hiperestables de huevos de caracoles manzana

M. Y. PASQUEVICH; M. S. DREON; M. E. DIUPOTEX-CHONG; H. HERAS

La Plata

Congreso; V Reunión Argentina de Biología Evolutiva; 2023

Sociedad Aergentina de Biología Evolutiva

La estabilidad de las proteínas afecta su capacidad de evolución, lo que establece un estrecho equilibrio entre la capacidad de acumular mutaciones y la ganancia de funciones manteniendo un nivel adecuado de estabilidad. Sin embargo, no hay muchos ejemplos estudiados en la naturaleza que relacionen estos aspectos. En su mayoría se realizan en el laboratorio mediante evolución dirigida o mediante modelos teóricos. En nuestro grupo investigamos las relaciones filogenéticas de los ortólogos de Perivitelina-1 (PV1) de los huevos de caracoles manzana del género Pomacea (Caenogastropoda: Ampullariidae), caracoles neotropicales de origen gondwánico. Las PV1 son una nueva familia de proteínas hiperestables, de estructura oligomérica formada por 6 monómeros parálogos entre sí, que han evolucionado exclusivamente en la familia Ampullariidae y carecen de homólogos fuera de la misma (genes huérfanos). Los caracoles manzana son un modelo emergente para estudios evolutivos debido a su gran diversidad y amplia distribución geográfica. Son caracoles anfibios que han desarrollado una estrategia reproductiva inusual, poniendo huevos fuera del agua. Esta transición a oviposición terrestre fue acompañada de la adquisición de notables cambios moleculares y bioquímicos, particularmente en las proteínas reproductivas de los huevos. Las PV1s son carotenoproteínas pigmentadas del huevo cruciales para la exitosa estrategia reproductiva del caracol. Hemos demostrado que estas proteínas son altamente estables y han adquirido funciones protectoras características en cada linaje. En este trabajo estudiamos la PV1 de P. patula, llamada PpaPV1, perteneciente al clado Flagellata, el clado más basal de Pomacea, mediante metodologías bioquímicas y biofísicas, y lo comparamos con las PV1s de los dos clados más derivados: clado Bridgesii y clado Canaliculata. Su peso molecular, tamaño y resistencia a la proteólisis son rasgos similares y compartidos entre las PV1s de todos los linajes. Sin embargo, se observaron marcadas diferencias en las características espectrales de PV1, en la coloración asociada del huevo, y en la actividad lectina (proteínas con capacidad de unión a azúcares específicos), indicativos de cambios en la estructura y función de las proteínas a lo largo de la evolución del género. PpaPV1 es la PV1 más estable, más resistente a desplegarse con detergentes y posee una vida media de desnaturalización con cloruro de guanidinio mucho mayor que las PV1s de los clados Canaliculata y Bridgesii. Esto indicaría una pérdida de estabilidad cinética en los clados derivados. De hecho, PpaPV1 se encuentra entre las proteínas más hiperestables descriptas en la naturaleza. La unión a glicanos y especificidad de la PpaPV1 por estos, es más débil y menor, respectivamente, que Las de su clado hermano, el clado Bridgesii. Nuestros resultados proporcionan evidencia de los cambios en estabilidad estructural y cinética, así como en los roles defensivos que una nueva familia de proteínas de huevos de invertebrados sufrió a lo largo de la evolución. Demostramos que en el linaje Bridgesii, la PV1, adquirió una fuerte actividad lectina, mientras que en el clado Canaliculata, esa capacidad se pierde pero las PV1 adquieren una llamativa coloración de advertencia contra los depredadores. Estos rasgos de las proteínas defensivas de los huevos acompañaron la diversificación del género y pueden haber contribuido a la notable invasividad de los caracoles manzana del clado Canaliculata.