Investigadors de l’EMBL (Cambridge i Heidelberg) i de la Universitat de Washington presenten una anàlisi evolutiva de la fosforilació de proteïnes de 18 espècies de fongs que indica una ràpida divergència, amb només una petita fracció conservada durant centenars de milions d'anys. El treball, liderat per Pedro Beltrao i Judit Villén, compta amb la participació del grup de recerca en Senyalització Cel·lular del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut de la UPF (DCEXS) liderat per Eulàlia de Nadal i Francesc Posas, i es publicarà el 14 d’octubre a la revista Science.

Les proteïnes són fonamentals per a la vida i la majoria dels processos que tenen lloc a les cèl·lules els duen a terme aquestes molècules. Per tal de senyalitzar i regular les funcions de les seves proteïnes, els organismes han desenvolupat un mecanisme ràpid i versàtil: la modificació o marca de les proteïnes per fosforilació. Un mecanisme que, com tot procés biològic, ha evolucionat durant centenars de milions d’anys.

“Aquest estudi tracta d’entendre com funciona l'evolució, que és el que ens indica com s'adapten les espècies als ambients canviants durant moltes generacions”, comenta Beltrao. La majoria dels estudis d’evolució se centren en les diferències en l'ADN o el genoma, però moltes de les conseqüències d'aquestes diferències que no són evidents només mirant l'ADN. “Per exemple, quan comparem els éssers humans amb els ximpanzés, som evidentment diferents, malgrat una bona part del material genètic és més o menys el mateix. La nostra tasca és esbrinar com es genera la diversitat, pel que podem veure en detall com evoluciona la vida.“

Els investigadors han analitzat la fosforilació de totes les proteïnes de 18 espècies de fongs diferents per tal d’esbrinar-ne les diferències i similituds entre elles i saber-ne més de la seva conservació evolutiva. “La fosforilació és important per regular la funció de les proteïnes i respondre als canvis de l'entorn, de manera que vam pensar que durant l'evolució es podrien haver creat nous llocs de fosforilació per permetre que les espècies ocupin nous nínxols i adaptin el seu metabolisme per tal d’explotar els nutrients disponibles”, va explicar Villen. Aquesta anàlisi ha descobert que hi ha una ràpida divergència en les marques de les proteïnes, amb només una petita fracció conservada al llarg de l’evolució.

En aquests moments on l’anàlisi dels genomes ha esdevingut tant important, no podem oblidar que no n’hi ha prou amb saber quines proteïnes són presents en una cèl·lula sinó també com aquestes es regulen”, comenten els doctors de Nadal i Posas. “Aquest estudi proporciona dades en aquest sentit. S’han descobert marques de regulació molt conservades evolutivament i per tant ens ensenya com es poden regular aquestes proteïnes, alhora ens ha mostrat com de ràpid evolucionen possibles mecanismes reguladors al llarg de l’evolució per tal d’afavorir l’adaptació.”

Exceptuant les marques ben conservades, els resultats de l'estudi mostren que la fosforilació de les proteïnes al llarg de l’evolució ha estat molt dinàmica, probablement per poder contribuir a la diversitat entre espècies i tenir més eines per l’adaptació als canvis. Aquelles marques que no han canviat en el temps indiquen una rellevància en la seva funció. La identificació d’aquestes marques tan antigues permetrà fer-ne estudis funcionals, descobrir així la seva importància i definir noves funcions conservades en l’evolució.

Tenint en compte que els fongs analitzats estan molt allunyats des d’un punt de vista evolutiu, creiem que la divergència observada en la xarxa de les modificacions també es donarà en altres organismes,” afegeixen els investigadors de la UPF. “De fet, aquesta divergència podria estar relacionada amb el nínxol ambiental específic de cada espècie suggerint que és un procés molt dinàmic i responsable en part de la diversitat que ens trobem quan comparem diferents organismes.”

Imatge superior: S. cerevisae, font: BBC News

Imatges inferiors: Eulàlia de Nadal i Francesc Posas.

Treball de referència: Studer RA, Rodriguez-Mias RA, Haas KM, Hsu JI, Viéitez C, Solé C, Swaney DL, Stanford LB, Liachko I, Böttcher R, Dunham MJ, de Nadal E, Posas F, Beltrao P* and Villén J*. Evolution of protein phosphorylation across 18 fungal species. Science. In press (2016).