Descobreixen la funció ancestral de lʼàcid retinoic, una molècula essencial en lʼevolució dels vertebrats
En biologia molecular, lʼàcid retinoic és un molècula coneguda pel seu paper clau en les vies de senyalització del desenvolupament embrionari en vertebrats. Tot i això, encara són moltes les incògnites sobre el seu origen en lʼescala evolutiva dels metazous. Un equip internacional descriu ara per primer cop la funció ancestral de lʼàcid retinoic en el llinatge dels animals amb simetria bilateral. En el treball, publicat a la revista Science Advances, hi ha participat Ricard Albalat, el professor de la Facultat de Biologia i de lʼInstitut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona.
En biologia molecular, lʼàcid retinoic és un molècula coneguda pel seu paper clau en les vies de senyalització del desenvolupament embrionari en vertebrats. Tot i això, encara són moltes les incògnites sobre el seu origen en lʼescala evolutiva dels metazous. Un equip internacional descriu ara per primer cop la funció ancestral de lʼàcid retinoic en el llinatge dels animals amb simetria bilateral. En el treball, publicat a la revista Science Advances, hi ha participat Ricard Albalat, el professor de la Facultat de Biologia i de lʼInstitut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona.
Lʼàcid retinoic (AR) és una molècula clau en la fisiologia i el desenvolupament embrionari del fílum dels cordats. Derivat de la vitamina A (retinol), és un factor necessari per regular lʼexpressió de gens en diferents processos —proliferació i diferenciació cel·lular durant el desenvolupament embrionari— i en la formació dels patrons de simetria corporal.
A la recerca dʼuna maquinària genètica ancestral
La nova recerca revela que la funció primària de lʼàcid retinoic era controlar la diferenciació cel·lular i facilitar la formació de les neurones en el moment i el lloc correctes. Tal com explica el professor Ricard Albalat, «fa més de quinze anys que estudiem lʼevolució de lʼàcid retinoic com a molècula senyalitzadora en el desenvolupament animal. Mitjançant lʼanàlisi de dades genòmiques, vam ser els primers a descriure lʼexistència de la maquinaria genètica dʼaquesta senyalització fora del fílum dels cordats».
Segons això, el conjunt dʼenzims responsables de controlar els nivells dʼàcid retinoic i els receptors nuclears que responen al senyal i regulen la transcripció gènica —és a dir, la maquinària de la via— era una estructura ancestral. «Els nostres estudis, però, no resolien si la funció senyalitzadora era la mateixa, si havia canviat durant lʼevolució, o bé si regulava processos biològics similars o diferents en les diverses espècies», apunta Albalat, que és professor del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística de la UB.
El treball dʼun equip científic multidisciplinari va assolir el repte de caracteritzar funcionalment la senyalització de la via de lʼàcid retinoic en un organisme protostomat (pertanyent a un dels grans llinatges dʼanimals amb simetria bilateral). «Els models de protòstoms més habituals —com Drosophila o Caenorhabditis— no eren una opció ja que havien perdut aquesta via bioquímica. Per tant, era necessari trobar una espècie de protòstom que hagués preservat la maquinària de lʼàcid retinoic i en la qual fos possible fer estudis funcionals», destaca Albalat.
Un fòssil vivent per estudiar la via de lʼàcid retinoic
El cuc marí Platynereis dumerilii —un anèl·lid que és considerat un fòssil vivent— era un bon candidat com a model en estudis dʼevolució, desenvolupament i neurobiologia, ja que en aquesta espècie tot indica que sʼhavien conservat els components de la via. A partir de les bases de dades científiques sobre aquest organisme, lʼequip científic va poder identificar i classificar els diferents components de la seva maquinària genètica, amb lʼobjectiu final de saber quins gens calia estudiar per caracteritzar funcionalment la via.
A partir de les anàlisis dels patrons dʼexpressió dels gens escollits —i també de lʼavaluació dels efectes morfològics de la seva alteració amb morfolines o de tractaments amb àcid retinoic exogen— sʼha pogut demostrar per primera vegada que lʼàcid retinoic controlava la diferenciació cel·lular a lʼespècie P. dumerilii i facilitava la correcta formació de les neurones, apunten els autors.
«Pensem que aquest paper neurogènic representa la funció ancestral de lʼàcid retinoic en els animals bilaterals. Per tant, el seu origen evolutiu hauria coincidit amb lʼaparició de diversos components de la maquinària en aquest llinatge evolutiu, com per exemple, el receptor de lʼàcid retinoic (RAR) i el citocrom Cyp26», subratlla Albalat.
El nou treball publicat a la revista Science Advances està liderat per Mette Handberg-Thorsager (Laboratori Europeu de Biologia Molecular-EMBL, Alemanya), Michael Schubert (Observatori Oceanològic de Villefranche-sur-Mer, França), Detlev Arendt (Universitat de Heidelberg i EMBL, Alemanya) i Vincent Laudet (Observatori Oceanològic de Banyuls de la Marenda , França).
En treballs anteriors, el Grup de Recerca Evo-Devo-Genomics (UB-IRBio), liderat pels professors Ricard Albalat i Cristian Cañestro, també va descriure el fenomen de la pèrdua de gens relacionats amb lʼàcid retinoic en el marc dʼun escenari dʼevolució regressiva en algunes espècies model. «Tot indica que la maquinària de lʼAR és un sistema genèticament robust. En el cas dels humans, es coneixen molts dels enzims que regulen la síntesi i degradació de lʼAR. Entendre com ha evolucionat aquest sistema i com funcionen aquests enzims és rellevant per a la nostra salut», conclou lʼinvestigador.