Deconstrucction of the cardiopharyngeal gene regulatory network in appendicularians, a paradigmatic study of oikopleura dioica as an evolutionary knock out model
- Autores: Alfonso Ferrández Roldán
- Directores de la Tesis: Cristian Cañestro García (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Genética por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
La llegada de los datos genómicos masivos ha revelado una gran cantidad de pérdidas de genes en todos los reinos de la vida. Sin embargo, el impacto de la pérdida de genes en la evolución de los mecanismos del desarrollo embrionario sigue siendo un importante desafío. En este trabajo, hemos utilizado Oikopleura dioica, une exitoso perdedor de genes, para estudiar el impacto de la pérdida de genes en la evolución de la red reguladora de genes cardiofaríngeos, y hemos extrapolado nuestros resultados para descifrar la condición ancestral de los tunicados como organismos libres o sésiles. Un tema candente de discusión.
Para abordar esta pregunta, hemos buscado pérdidas de genes combinando BLAST recíprocos con reconstrucciones filogenéticas exhaustivas de la familia de genes de interés. También hemos realizado análisis de expresión de los ortólogos actuales para probar su función cardíaca, así como, en el caso de ortólogos perdidos, con parálogos para intentar detectar potenciales eventos de sustitución de función. Finalmente, hemos realizado análisis funcionales inhibiendo las vías de señalización de FGF y BMP y hemos comenzamos la implementación de una instalación de microinyección para futuros análisis funcionales.
Nuestros resultados muestran una clara deconstrucción de la vía de desarrollo cardiofaríngea con la pérdida de muchos genes (Mesp, Ets1/2a, Gata4/5/6, Mek1/2, Tbx1/10 y genes relacionados con la señalización de RA y FGF) y subfunciones cardíacas (FoxF, Islet, Ebf, Mrf, Dach y Bmp) cruciales para el desarrollo cardiofaríngeo en ascidias y vertebrados. Todas estas pérdidas han llevado al desmantelamiento de dos módulos relacionados con el mantenimiento de la multipotencia en los precursores cardiofaríngeos. Esto se ha acompañado de la pérdida del segundo campo cardíaco y de la musculatura faríngea en las apendicularias, que se ha traducido fenotípicamente en un corazón bilaminar abierto con un desarrollo acelerado en comparación con el corazón tubular presente en el resto de cordados. La deconstrucción del de la vía genética cardiofaríngea en apendicularias puede, por tanto, interpretarse como una adaptación evolutiva a la transición de un estilo de vida sésil a un estilo de vida libre basado en la innovación de la casa para filtrar alimento.
Por tanto, nuestros resultados muestran a O. dioica como un ejemplo paradigmático de las ventajas de utilizar especies que a lo largo de su evolución han perdido muchos genes (modelos de “knockout” evolutivo, eKO) para comprender mejor la evolución de los GRN, los mecanismos de desarrollo embrionario o cualquier adaptación fisiológica. en ausencia de cualquier gen de interés.
