Investigadores del EMBL (Cambridge y Heidelberg) y de la Universidad de Washington presentan un análisis evolutivo de la fosforilación de proteínas de 18 especies de hongos que indica una rápida divergencia, con sólo una pequeña fracción conservada durante cientos de millones de años. El trabajo, liderado por Pedro Beltrão y Judit Villén, cuenta con la participación del grupo de investigación en Señalización Celular del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (DCEXS), liderado por Eulàlia de Nadal y Francesc Posas, y se publica el 14 de octubre en la revista Science.

Las proteínas son fundamentales para la vida y la mayoría de los procesos que tienen lugar en las células los llevan a cabo estas moléculas. Para señalizar y regular las funciones de sus proteínas, los organismos han desarrollado un mecanismo rápido y versátil: la modificación o marca de las proteínas por fosforilación. Un mecanismo que, como todo proceso biológico, ha evolucionado durante cientos de millones de años.

"Este estudio trata de entender cómo funciona la evolución, que es el que nos indica cómo se adaptan las especies a los ambientes cambiantes durante muchas generaciones", comenta Beltrao. La mayoría de los estudios de evolución se centran en las diferencias en el ADN o el genoma, pero muchas de las consecuencias de estas diferencias que no son evidentes sólo mirando el ADN. "Por ejemplo, cuando comparamos los seres humanos con los chimpancés, somos evidentemente diferentes, a pesar de una buena parte del material genético es más o menos lo mismo. Nuestra tarea es averiguar cómo se genera la diversidad, por lo que podemos ver en detalle cómo evoluciona la vida. "

Los investigadores han analizado la fosforilación de todas las proteínas de 18 especies de hongos diferentes para averiguar las diferencias y similitudes entre ellas y saber más de su conservación evolutiva. "La fosforilación es importante para regular la función de las proteínas y responder a los cambios del entorno, por lo que pensamos que durante la evolución se podrían haber creado nuevos puestos de fosforilación para permitir que las especies ocupen nuevos nichos y adapten su metabolismo para explotar los nutrientes disponibles ", explica Villen. Este análisis ha descubierto que hay una rápida divergencia en las marcas de las proteínas, con sólo una pequeña fracción conservada a lo largo de la evolución.

“En estos momentos en los que el análisis de los genomas se ha convertido en algo tan importante, no podemos olvidar que no basta con saber qué proteínas están presentes en una célula sino también cómo se regulan”, comentan los doctores de Nadal y Posas. “El estudio proporciona datos en este sentido. Se han descubierto marcas de regulación muy conservadas evolutivamente y por lo tanto nos enseña cómo se pueden regular estas proteínas, a la par que nos muestra cómo de rápido evolucionan posibles mecanismos reguladores a lo largo de la evolución para favorecer la adaptación.”

Exceptuando las marcas bien conservadas, los resultados del estudio muestran que la fosforilación de las proteínas a lo largo de la evolución ha sido muy dinámica, probablemente para poder contribuir a la diversidad entre especies y tener más herramientas para la adaptación a los cambios. Aquellas marcas que no han cambiado en el tiempo indican una relevancia en su función. La identificación de estas marcas tan antiguas permitirá hacer estudios funcionales, descubrir así su importancia y definir nuevas funciones conservadas en la evolución.

“Teniendo en cuenta que los hongos analizados están muy alejados desde un punto de vista evolutivo, creemos que la divergencia observada en la red de las modificaciones también se dará en otros organismos,” añaden los investigadores de la UPF. “De hecho, esta divergencia podría estar relacionada con el nicho ambiental específico de cada especie sugiriendo que es un proceso muy dinámico y responsable en parte de la diversidad que nos encontramos cuando comparamos diferentes organismos.”

Imagen superior: S. cerevisae, fuente: BBC News

Imágenes inferiores: Eulàlia de Nadal y Francesc Posas.

Trabajo de referencia: 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).