Examinando el papel de las proteínas transportadoras de oxígeno en la evolución temprana de la multicelularidad

Examinando el papel de las proteínas transportadoras de oxígeno en la evolución temprana de la multicelularidad

La expresión heteróloga de proteínas transportadoras de oxígeno aumenta la profundidad de la difusión de O2 en la levadura copo de nieve. (A) Esquema que muestra la construcción de cepas de levadura copo de nieve que expresan mioglobina o miohemeritrina integrada en el locus HO. (B) Cuantificación de la profundidad de difusión de oxígeno utilizando el indicador mitocondrial MitoLoc en grupos de levadura de copo de nieve que expresan proteínas de unión a oxígeno o controles de tipo salvaje bajo limitación de oxígeno. La expresión de miohemeritrina y mioglobina aumentó significativamente la profundidad de la difusión de oxígeno, pero sólo en un ambiente con poco oxígeno. Los datos son micrografías de fluorescencia representativas de media ± desviación estándar (C) de MitoLoc que muestran una mayor profundidad de penetración de oxígeno (amarillo) en grupos que expresan mioglobina (derecha) en comparación con un control natural (izquierda) con bajo contenido de oxígeno. – biorxiv.org/

La disponibilidad de oxígeno es un factor clave en la evolución de la multicelularidad, ya que los organismos más grandes y sofisticados a menudo requieren mecanismos para el suministro eficiente de oxígeno a sus tejidos. Uno de estos mecanismos es la presencia de proteínas transportadoras de oxígeno, como globinas y hemeritrinas, que surgieron en el antepasado de los animales bilaterales.

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A pesar de su importancia, aún no están claros los mecanismos precisos por los cuales las proteínas transportadoras de oxígeno influyeron en las primeras etapas de la evolución multicelular bajo diferentes niveles ambientales de oxígeno. Abordamos esta brecha de conocimiento expresando heterólogamente las proteínas transportadoras de oxígeno mioglobina y miohemeritrina en levadura de copo de nieve, un sistema modelo de multicelularidad simple e indiferenciada. Estas proteínas aumentaron la profundidad y la tasa de difusión de oxígeno, aumentando así la aptitud de la levadura de copo de nieve en crecimiento aeróbico.

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Los experimentos muestran que, paradójicamente, las proteínas que se unen al oxígeno confieren un mayor beneficio físico a los organismos más grandes en condiciones de alto contenido de O2, no de bajo. Mostramos mediante modelos biofísicos que esto se debe a que la difusión facilitada es más eficiente cuando abunda el oxígeno, transportando una mayor cantidad de O2 que puede usarse para el metabolismo.

Al aliviar las limitaciones anatómicas de difusión del consumo de oxígeno, la evolución de las proteínas de unión a O2 en el Neoproterozoico rico en oxígeno puede haber sido un avance clave que permitió la evolución de linajes de metazoos multicelulares cada vez más grandes y complejos.

Examinando el papel de las proteínas transportadoras de oxígeno en la evolución temprana de la multicelularidad
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.12.01.569647v1

Astrobiología

Miembro del Club de Exploradores, ex gerente de carga útil de la Estación Espacial de la NASA/biólogo espacial, equipos externos, periodista, escalador inactivo, sinestésico, mezcla Na'Vi-Jedi-Freman-Budista, ASL, veterano de la isla Devon y el campamento base del Everest, (él/él) 🖖🏻

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