Análisis filogenéticos revelan genes clave en la biogénesis de cuerpos oleosos en Marchantia polymorpha

TOLOPKA JI; RAUSCH A; MORENO JE

La Planta

Congreso; V Reunión Argentina de Biología Evolutiva; 2023

Sociedad Argentina de Biología Evolutiva

Las hepáticas tienen un metabolismo especializado singular entre las plantas, con más de 1600 compuestos exclusivos del linaje, muchos de los cuales presentan propiedades bioactivas con potenciales aplicaciones terapéuticas. Gran parte de estos compuestos son producidos y almacenados en una organela llamada cuerpo oleoso que es, además, un carácter sinapomórfico del linaje. Entre los compuestos se destacan los terpenoides (siendo los sesquiterpenoides la clase más abundante), compuestos aromáticos como bibencilos y bis-bibibencilos, flavonoides, acetogeninas y otros lípidos. Nuestro grupo demostró que los cuerpos oleosos cumplen un rol en la interacción biótica, en la protección frente a herbivoría y patógenos. Otros roles propuestos, como la tolerancia frente a bajas temperaturas, la desecación y la radiación UV, nunca fueron demostrados experimentalmente.Entre las hepáticas, el fenotipo de los cuerpos oleosos es polimórfico. Dependiendo de la especie, los cuerpos oleosos pueden hallarse de a uno o muchos en todas las células, de a uno en células especializadas o estar completamente ausentes. Este carácter, como su apariencia, forma y tamaño varían considerablemente entre diferentes especies, siendo útiles frecuentemente como criterio para la clasificación taxonómica y quimiosistemática. En este trabajo, nos propusimos conocer la historia evolutiva de genes vinculados a la formación de cuerpos oleosos que podrían además explicar la asociación entre la diversidad de cuerpos oleosos y el metabolismo especializado del linaje.Un análisis de RNA-Seq realizado en un estudio previo de la planta mutante Mpc1hdz sugiere que entre los genes regulados negativamente se encuentran algunos cuyo patrón de expresión es específico del cuerpo oleoso, los cuales codifican para enzimas de síntesis de isoprenoides del tipo TPS y MTPSL, el factor de transcripción MpMYB02 y la sintaxina MpSYP12B. Algunos estudios posteriores confirmaron la asociación de MpC1HDZ, MpTPS, MpMTPSL, MpERF13 y MpSYPB12B con los cuerpos oleosos.En este trabajo exploramos la distribución de estos genes relacionados a los cuerpos oleosos y su asociación con el polimorfismo del cuerpo oleoso mediante un enfoque de filogenómica funcional. Para eso analizamos los transcriptomas de hepáticas disponibles del Proyecto 1KP y los superponemos con la filogenia a lo largo de las tres clases: Haplomitriopsida (foliosas o “leafy-like”), Marchantiopsida (talosas complejas) y Jungermanniopsida (talosas simples y foliosas). Esta filogenia, junto con la evidencia fósil, puede ser útil para inferir el carácter ancestral del cuerpo oleoso, identificar los eventos de pérdida y/o ganancia de dicho carácter y encontrar asociaciones entre caracteres, como el tipo de cuerpo oleoso, la complejidad en la arquitectura del talo y el perfil metabólico. La exploración de los genomas y transcriptomas disponibles podría brindar información clave para identificar los genes mínimos requeridos para la biogénesis de esta organela.Los análisis preliminares muestran una fuerte asociación entre la ausencia del cuerpo oleoso y la ausencia de homólogos para MYB02, SYP12B y ERF13. En consonancia con la ausencia de esta organela y la consecuente deficiencia en la síntesis de mono- y sesquiterpenoides, estas especies exhiben un menor número de genes TPS, sugiriendo la pérdida selectiva de los mismos.