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El sistema de señalización que permite la formación de tejidos en humanos existía ya en organismos unicelulares

Instituto de Neurociencias en Alicante (CSIC-UMH)

 

  • Hasta ahora se desconocía el origen y la posible función ancestral del sistema de señalización Eph/efrina, que promueven la adhesión o repulsión de las células en vertebrados para dar lugar a distintos tejidos y órganos.
  • Las esponjas, los animales más antiguos, poseen más del 70% de los genes que en humanos participan en las rutas de señalización de Ephs/efrinas
  • La investigación, liderada por la Profesora Ángela Nieto del Instituto de Neurociencias en Alicante (CSIC-UMH), se ha publicado en Molecular Biology and Evolution.

 

El sistema de señalización Eph/efrinas, que regula la organización de los tejidos en los vertebrados, ya estaba presente en organismos unicelulares anteriores a los animales, en contra de lo que hasta ahora se pensaba, como acaban de descubrir investigadores del Instituto de Neurociencias en Alicante (CSIC-UMH), bajo la supervisión de la Profesora Ángela Nieto.

Este sistema de señalización, localizado en la membrana celular, influyó en la evolución de los mecanismos de adhesión celular necesarios para el paso de los organismos unicelulares a los multicelulares, más complejos, y permitió la separación por afinidad de distintas poblaciones de células para dar lugar a los tejidos y órganos de los animales.

A pesar de que se han realizado multitud de estudios, hasta ahora se desconocía el origen y la posible función ancestral de estas moléculas. Esta investigación muestra cómo aparecieron las secuencias primitivas de receptores Ephs y efrinas, y cómo han ido variando a lo largo de la evolución hasta dar lugar a las de mayor complejidad, que son las que tenemos los humanos.

“Hasta ahora se creía que los sistemas de señalización Eph/efrinas más antiguos estaban en cnidarios, un grupo de animales relativamente simples al que pertenecen las medusas o los corales. Pero nosotros hemos descubierto que su origen es bastante más antiguo y que ya estaban presentes en organismos previos a la aparición de los animales, como los coanoflagelados”, resalta Angela Nieto, directora del estudio.

Los coanoflagelados son un pequeño grupo de eucariotas unicelulares, a veces coloniales, que tienen una gran importancia filogenética, ya que se consideran los parientes unicelulares más próximos de los animales propiamente dichos o metazoos, que forman el reino animal. “La estructura tridimensional predicha para el sistema Eph/ efrina de los coanoflagelados muestra que se podrían unir tal y como ocurre en animales y, por tanto, podría producirse ya una señalización Eph/efrina rudimentaria en coanoflagelados”, añade Aida Arcas, primera firmante de este trabajo.

Este estudio también muestra que las esponjas, que son los animales más antiguos, poseen más del 70% de los genes que en humanos participan en las rutas de señalización de Ephs/efrinas. Por eso es muy probable que ya en los animales más primitivos existieran mecanismos de separación de poblaciones celulares similares a los que encontramos en vertebrados.

El paso de un mundo poblado por células individuales microscópicas a otro en el que habitaban los primeros animales formados por muchas células (multicelulares) fue un importante salto evolutivo. En esta transición, la unión de células similares y la separación de células diferentes fue fundamental, a su vez, para la aparición y el desarrollo de distintos tejidos en los animales pluricelulares. La evolución de mecanismos de adhesión permitió la transición desde los organismos unicelulares hacia el antepasado multicelular de los animales. En este contexto, los receptores Eph y las efrinas debieron tener una función ancestral en las interacciones célula-célula que contribuyó a la formación de fronteras entre distintos tipos de células y a la aparición de los primeros animales.

Esta investigación, publicada en la revista Molecular Biology and Evolution, también cuenta con la participación de David Wilkinson, experto en Ephs y efrinas, del Francis Crick Institute en Londres.

Referencia: Arcas A., Wilkinson DG. and Nieto MA. The evolutionary history of Ephs and ephrins: toward multicellular organisms. Molecular Biology and Evolution. 2019.  DOI: http://dx.doi.org/10.1093/molbev/msz222

 

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