Proteínas no estructuradas ayudan a los tardígrados a sobrevivir a la desecación
Micrografía electrónica de barrido de seis tardígrados THOMAS BOOTHBYLos resistentes animales microscópicos llamados tardígrados, también conocidos como osos de agua, pueden sobrevivir a la desecación. Hasta ahora, no estaba claro exactamente cómo. Los resultados de un estudio publicado en Molecular Cell hoy (16 de marzo) sugieren que las proteínas que carecen de estructuras tridimensionales estables, llamadas proteínas intrínsecamente desordenadas (TDP) específicas de tardígrados, forman sólidos similares al vidrio que protegen el animales durante el secado.
Otros organismos alcanzan la tolerancia a la desecación con un azúcar llamado trehalosa, que forma sólidos vítreos al secarse. Durante años, los investigadores asumieron que los tardígrados también usaban trehalosa, pero muchas especies de osos de agua solo expresan pequeñas cantidades de azúcar, probablemente no lo suficiente como para conferir las capacidades conservantes de la sustancia.
Los TDP «parecen funcionan por un mecanismo que es similar a este azúcar, la trehalosa,” dijo el coautor Thomas Boothby, un postdoctorado en la Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill. “Parece que la evolución ha ideado básicamente dos formas diferentes de…
Boothby y sus colegas identificaron un grupo de TDP durante una selección de genes tardígrados regulados positivamente durante la desecación. Confirmaron que muchos de los productos de proteína de genes estaban desordenados y que estos genes se expresaron en tres especies tardígradas diferentes, ya sea de forma constitutiva o durante el secado. Cuando el equipo utilizó ARN de interferencia (ARNi) para eliminar los genes TDP, los tardígrados fueron menos capaces de sobrevivir a la desecación.
A continuación, los investigadores introdujeron genes TDP en levaduras y bacterias y descubrieron que las proteínas aumentaban la tolerancia a la desecación. en ambos organismos. Los TDP también conservaron la actividad de una enzima, la lactato deshidrogenasa, durante el secado in vitro. Los autores demostraron que, tras la desecación, los TDP aislados se transforman en una sustancia similar al vidrio, que también está presente y aumenta la supervivencia tanto de la levadura que expresa TDP como de los tardígrados durante el secado.
El estudio es muy sólido, biólogo John Crowe de la Universidad de California, Davis, quien no participó en el trabajo, le dijo a The Scientist. Agregó que una dirección para futuras investigaciones sería examinar los efectos de los TDP en las membranas celulares.
Hace tiempo que se sabe que polímeros como este pueden evitar la fusión entre membranas durante el secado. pero no los conservan por completo, dijo Crowe. Además, se requieren moléculas pequeñas como trehalosa o glucosa, o algún otro azúcar pequeño. Bien puede ser que la pequeña cantidad de trehalosa que se encuentra en los tardígrados junto con esas proteínas pueda hacer el trabajo. Es posible que necesite ambos.
Según Boothby, otra pregunta abierta es si las especies tardígradas distintas de las tres examinadas en este estudio utilizan un mecanismo similar para protegerse contra la desecación. Hay más de 1.200 especies de tardígrados, divididas en dos clases.
Será realmente instructivo si podemos comenzar a observar las diferencias entre esas clases y cuándo, dijo Carl Johansson, instructor de Fresno City College en California, que no participó en el trabajo.
Investigar cómo funcionan los TDP a nivel molecular para proteger a los animales de la desecación podría tener aplicaciones más allá de los osos de agua. Esto representa el primer paso que podría usarse para mejorar la capacidad de otros organismos para desecarse en el futuro, dijo la coautora Lorena Rebecchi de la Universidad de Módena y Reggio Emilia en Italia. Rebecchi explicó que aprender más sobre las proteínas tardígradas podría eventualmente permitir a los investigadores desecar plantas y otros animales de manera segura.
La gente no sabe acerca de los tardígrados, pero son muy importantes, dijo. Tienen muchos secretos biológicos que podrían usarse para mejorar la calidad de vida humana.
TC Boothby et al., Los tardígrados usan proteínas intrínsecamente desordenadas para sobrevivir a la desecación, Molecular Cell, doi:10.1016/j.molcel.2017.02.018, 2017.
¿Le interesa leer más?
El científico ARCHIVOS
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, artículos destacados, ¡y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí