Cómo difieren las proteínas entre
las especies.
Para
comprender mejor lo que impulsa la diversidad biológica en la
Tierra, los científicos se han fijado históricamente en las
diferencias genéticas entre especies. Pero esto sólo ofrece una
parte del panorama. Los rasgos de una especie concreta no son sólo
el resultado de sus genes, sino también de las proteínas que esos
genes codifican. Por tanto, comprender las diferencias entre los
proteomas de las especies, o todas las proteínas que pueden
expresarse, es tan importante como entender las diferencias entre los
genomas.
En un
nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Yale han
comparado los proteomas de las células de la piel de 11 mamíferos,
lo que, dicen, ayudará a los científicos a comprender los factores
moleculares de la biodiversidad y cómo han evolucionado a lo largo
del tiempo.
Descubrieron
que, si bien muchas proteínas varían de forma similar tanto entre
especies como dentro de ellas, algunas son más variables entre
especies, lo que proporciona pistas sobre qué proteínas podrían
ser más importantes en la evolución de los mamíferos. El trabajo
también podría ayudar a los investigadores a entender por qué
algunas especies son más resistentes al cáncer.
"Para
entender la diversidad biológica, además de saber cómo el ADN es
diferente en las distintas especies, también hay que saber cómo las
especies se comportan, se desarrollan y tienen un aspecto diferente",
dijo Günter Wagner, profesor emérito de Ecología y Biología
Evolutiva Alison Richard.
Y se
cree que estos atributos, el aspecto, el comportamiento y el
desarrollo de una especie, están más relacionados con los niveles
de proteínas que con el ADN, explicó Yansheng Liu, profesor adjunto
de farmacología de la Facultad de Medicina de la Universidad de
Yale.
Sin
embargo, comparar las cantidades de proteínas entre especies ha sido
difícil, ya que no ha existido la tecnología necesaria para
realizar análisis a gran escala. Pero Liu ha aplicado un método
llamado espectrometría de masas de adquisición independiente de
datos que ahora permite a los investigadores realizar este tipo de
trabajo.
"Se
trata de un avance conceptual y técnico que nos permite trabajar a
este nivel superior y funcionalmente más relevante", dijo
Wagner.
Liu
es miembro del Instituto de Biología del Cáncer de Yale y Wagner es
miembro del Instituto de Biología de Sistemas, ambos situados en el
Campus Oeste de Yale. Fue allí, durante un simposio de biología de
sistemas del cáncer al que ambos asistieron, donde comenzó su
colaboración.
Para
el estudio, los investigadores cuantificaron todas las proteínas
expresadas en las células de la piel de 11 especies de mamíferos:
conejos, ratas, monos, humanos, ovejas, vacas, cerdos, perros, gatos,
caballos y zarigüeyas.
El
análisis, según descubrieron, proporcionaba información que no
podía obtenerse mediante otras técnicas. Por ejemplo, si bien las
investigaciones anteriores han analizado las diferencias en el ARNm,
el material genético utilizado para crear proteínas, descubrieron
que la medición de las proteínas proporcionaba información
adicional que no podía captarse analizando únicamente el ARNm, ya
que éste es sólo una medida indirecta de la abundancia de
proteínas.
Una
cadena de ARNm lleva el código para crear una proteína. Y mientras
que las proteínas individuales pueden tener una función concreta,
las proteínas también pueden interactuar entre sí y actuar como
grupos, explicó Liu. El mero hecho de observar el ARNm no
proporciona esa información.
"Descubrimos
que, sobre todo en el caso de ciertas clases de proteínas, la
relación de éstas con el ARNm es muy baja", dijo Liu. "Eso
significa que el perfil de ARNm por sí solo sería engañoso".
A
continuación, el equipo examinó la variación de las proteínas
tanto entre especies como entre individuos de la misma especie, y
descubrió que, para la mayoría de las proteínas, los niveles que
eran más variables entre individuos también lo eran entre especies.
Pero había algunas proteínas que no se ajustaban a esa tendencia.
Por
ejemplo, las proteínas relacionadas con la división celular y el
metabolismo del ARN eran más variables entre especies que entre
individuos de una misma especie (los humanos, en este caso). Esto
sugiere que esas funciones desempeñan un papel especialmente
importante en la evolución de los mamíferos, dijeron los
investigadores.
"Las
diferencias entre especies y entre individuos son muy interesantes
desde el punto de vista evolutivo", dijo Wagner. "Comparar
las dos nos da una idea de cuánta variación se tolera dentro de una
especie y podemos utilizar esa información para predecir la
capacidad de evolución".
Por
último, los investigadores compararon los sistemas de eliminación
de proteínas entre especies. Hay dos sistemas principales
responsables de la eliminación de proteínas en las células, y
descubrieron que uno era similar en todas las especies, mientras que
el otro presentaba bastantes variaciones entre los distintos
mamíferos.
Este
recambio de proteínas determina la rapidez con la que una célula
puede cambiar su estado, añadió Wagner. "Si llega una nueva
señal, la célula tiene que desechar las proteínas que eran
necesarias para su estado anterior y crear otras nuevas", dijo.
Y la
rapidez con la que una célula cambia de estado podría ser relevante
para el cáncer.
"Las
células sanas pueden verse influidas por las células cancerosas
cercanas", afirma Wagner. "Será importante entender si las
tasas de recambio de proteínas están relacionadas con la
reactividad de las células a las influencias de las células
tumorales. Quizá las especies más resistentes al cáncer, como los
animales con pezuñas, como las vacas y los cerdos, tengan células
menos capaces de cambiar de estado y menos susceptibles a las señales
de las células cancerosas."
Y
comprender la vulnerabilidad al cáncer es sólo una de las posibles
aplicaciones de este trabajo, dicen los investigadores. Por ejemplo,
pueden empezar a correlacionar las diferencias de las proteínas con
cualquier otro rasgo que difiera entre especies, dice Liu.
Las
proteínas están sujetas a modificaciones químicas, que se producen
cuando otras moléculas se unen a una proteína y la activan o
desactivan. Y estas modificaciones contribuyen a los rasgos que
difieren entre las especies y dentro de ellas, ya que desempeñan un
papel importante que influye en la función de las proteínas.
Los
investigadores evaluaron un tipo de modificación en este estudio, la
fosforilación, y descubrieron que las variaciones en los niveles de
fosforilación no estaban relacionadas, en su mayor parte, con las
variaciones en la abundancia de proteínas, lo que proporciona otra
capa de comprensión sobre lo que impulsa la biodiversidad. Los
investigadores seguirán evaluando otras modificaciones en futuros
trabajos.
"Proporcionará
una imagen más completa", dijo Liu, añadiendo que las
variabilidades biológicas entre especies e individuos son las que
dan forma a la diversidad biológica en la Tierra. "Medir las
diferencias tanto de las proteínas como de las proteínas
modificadas entre las especies hará avanzar nuestra comprensión de
la biodiversidad a nivel molecular".
Fuente
de la historia: Materiales proporcionados por la Universidad de Yale.
Original escrito por Mallory Locklear.
Universidad
de Yale. "Las raíces de la biodiversidad: Cómo difieren las
proteínas entre las especies". ScienceDaily. ScienceDaily, 9 de
septiembre de 2022.
<www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220909160312.htm>.
Por: Erik Farina (Etólogo Canino)
PSICOLMASCOT
Contacto: psicolmascot@gmail.com
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