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Descubren la función ancestral del ácido retinoico, una molécula esencial en la evolución de los vertebrados

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 Esta molécula es un factor imprescindible para regular la expresión de genes implicados en los procesos de proliferación y diferenciación celular.

En biología molecular, el ácido retinoico es una molécula conocida por su papel clave en las vías de señalización del desarrollo embrionario en vertebrados. Sin embargo, aún son muchas las incógnitas sobre su origen en la escala evolutiva de los metazoos. Un equipo internacional describe ahora por primera vez la función ancestral del ácido retinoico en el linaje de los animales con simetría bilateral, según un artículo publicado en la revista Science Advances en el que participa el profesor Ricard Albalat, de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad (IRBio) de la Universidad de Barcelona.

El ácido retinoico (AR) es una molécula clave en la fisiología y el desarrollo embrionario del filo de los cordados. Derivado de la vitamina A (retinol), es un factor necesario para regular la expresión de genes en diferentes procesos —proliferación y diferenciación celular durante el desarrollo embrionario— y en la formación de los patrones de simetría corporal.

En busca de una maquinaria genética ancestral

La nueva investigación revela que la función primaria del ácido retinoico era controlar la diferenciación celular y facilitar la formación de las neuronas en el momento y el lugar correctos. Tal como explica el profesor Ricard Albalat, «hace más de quince años que estudiamos la evolución del ácido retinoico como molécula señalizadora en el desarrollo animal; mediante el análisis de datos genómicos, fuimos los primeros en describir la existencia de la maquinaria genética de esta señalización fuera del filo de los cordados».

Según esto, el conjunto de enzimas responsables de controlar los niveles de ácido retinoico y los receptores nucleares que responden a la señal y regulan la transcripción génica —es decir, la maquinaria de la vía— era una estructura ancestral. «No obstante, nuestros estudios no resolvían si la función señalizadora era la misma, si había cambiado durante la evolución, o bien si regulaba procesos biológicos similares o diferentes en las diversas especies», detalla Albalat, que es profesor del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la UB.

El trabajo de un equipo científico multidisciplinar alcanzó el reto de caracterizar funcionalmente la señalización de la vía del ácido retinoico en un organismo protostomia (perteneciente a uno de los grandes linajes de animales con simetría bilateral). «Los modelos de protostomia más habituales, como Drosophila o Caenorhabditis, no eran una opción, ya que habían perdido esta vía bioquímica. Por lo tanto, era necesario encontrar una especie de protostomia que hubiera preservado la maquinaria del ácido retinoico y en la que fuera posible hacer estudios funcionales», especifica Albalat.

Un fósil viviente para estudiar la vía del ácido retinoico

El gusano marino Platynereis dumerilii —anélido que es considerado un fósil viviente— era un buen candidato como modelo en estudios de evolución, desarrollo y neurobiología, ya que en esta especie todo indica que se habían conservado los componentes de la vía. A partir de las bases de datos científicos sobre este organismo, el equipo científico pudo identificar y clasificar los distintos componentes de su maquinaria genética, con el objetivo final de saber qué genes había que estudiar para caracterizar funcionalmente la vía.

Analizando los patrones de expresión de los genes escogidos —y también evaluando los efectos morfológicos de su alteración con morfolina o de tratamientos con ácido retinoico exógeno—, se ha podido demostrar por primera vez que el ácido retinoico controlaba la diferenciación celular en la especie P. dumerilii y facilitaba la correcta formación de las neuronas, apuntan los autores.

«Pensamos que este papel neurogénico representa la función ancestral del ácido retinoico en los animales bilaterales. Por lo tanto, su origen evolutivo habría coincidido con la aparición de varios componentes de la maquinaria en este linaje evolutivo, como por ejemplo, el receptor del ácido retinoico (RAR) y el citocromo Cyp26», subraya Albalat.

El nuevo trabajo publicado en la revista Science Advances está liderado por Mette Handberg-Thorsager (Laboratorio Europeo de Biología Molecular-EMBL, Alemania), Michael Schubert (Observatorio Oceanológico de Villefranche-sur-Mer, Francia), Detlev Arendt (Universidad de Heidelberg y EMBL, Alemania) y Vincent Laudet (Observatorio Oceanológico de Banyuls de la Marenda, Francia).

En trabajos anteriores, el grupo de investigación Evo-Devo-Genomics de la UB-IRBio, liderado por los profesores Ricard Albalat y Cristian Cañestro, también había descrito el fenómeno de la pérdida de genes relacionados con el ácido retinoico en el marco de un escenario de evolución regresiva en algunas especies modelo. «Todo indica que la maquinaria del AR es un sistema genéticamente robusto. En el caso de los humanos, se conocen muchas de las enzimas que regulan la síntesis y degradación del AR. Entender cómo ha evolucionado este sistema y cómo funcionan estas enzimas es relevante para nuestra salud», concluye el investigador.

 

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