I cefalopodi sono una grande famiglia di animali marini che comprende polpi, seppie e calamari. Vivono in ogni oceano, dalle acque tropicali calde e poco profonde alle profondità abissali quasi gelide. Più notevolmente, riportano due scienziati dell’Università della California di San Diego in un nuovo studio, almeno alcuni cefalopodi possiedono la capacità di ricodificare i motori proteici all’interno delle cellule per adattarsi “al volo” alle diverse temperature dell’acqua.
Scrivendo nell’edizione dell’8 giugno 2023 di Cellulaprimo autore Kavita J. Rangan, PhD, ricercatore post-dottorato nel laboratorio dell’autore senior Samara L. Reck-Peterson, PhD, professore nei dipartimenti di medicina cellulare e molecolare presso la UC San Diego School of Medicine and Cell and Developmental Biology presso l’UC San Diego e un investigatore dell’Howard Hughes Medical Institute, descrivono come i calamari costieri opalescenti (Doryteuthis opalescens) impiegano la ricodifica dell’RNA per modificare gli amminoacidi a livello proteico, migliorando la funzione dei motori molecolari che svolgono diverse funzioni all’interno delle cellule in acque più fredde.
La ricodifica dell’RNA consente agli organismi di modificare le informazioni genetiche dal progetto genomico per creare nuove proteine. Il processo è raro negli esseri umani, ma è comune nei cefalopodi dal corpo molle, come D. opalescensche effettua migrazioni riproduttive stagionali lungo la costa di San Diego.
“Ai cefalopodi piace D. opalescens sono notevoli per i loro grandi sistemi nervosi, le innovazioni del corpo e i comportamenti complessi”, ha detto Rangan, “e il loro ampio uso della ricodifica dell’RNA ha sollevato molte domande su come questo processo potrebbe essere coinvolto nella risposta a segnali ambientali come la temperatura”.
Nel nuovo studio, Rangan e Reck-Peterson hanno esaminato i cambiamenti in una coppia di proteine nelle cellule di calamaro che fungono da motori molecolari che trasportano una varietà di carichi intracellulari lungo autostrade cellulari chiamate microtubuli. Nello specifico, i ricercatori si sono concentrati sulle proteine motrici molecolari chiamate chinesina e dineina, entrambe fondamentali per il trasporto all’interno di tutte le cellule, compresi i neuroni. Nell’uomo, le mutazioni in entrambi i motori sono collegate a malattie neurodegenerative.
Lavorando con i cuccioli di calamaro vivi presso lo Scripps Institution of Oceanography, Rangan ha scoperto che la ricodificazione della chinesina aumentava negli animali man mano che sperimentavano temperature dell’acqua oceanica più fredde. Rangan ha quindi ricreato le proteine chinesina ricodificate utilizzando la tecnologia del DNA ricombinante e la biochimica. Ha quindi misurato il movimento delle singole molecole motorie utilizzando la microscopia ottica avanzata e ha scoperto che i motori chinesina ricodificati funzionavano meglio a basse temperature.
“Il lavoro suggerisce che i calamari possono sintonizzare il loro proteoma (l’intero complemento di proteine di un organismo) al volo in risposta ai cambiamenti della temperatura dell’oceano”, ha detto Reck-Peterson. “Si può ipotizzare che ciò consenta a questi ectotermi marini – animali che dipendono da fonti esterne di calore corporeo – di sopravvivere e prosperare in un’ampia gamma di temperature oceaniche”.
Gli scienziati hanno anche scoperto che la ricodifica dell’RNA variava tra i tessuti, generando nuove varianti di chinesina con proprietà di movimento distinte.
“Questo lavoro supporta l’idea che la ricodifica nei cefalopodi sia importante per regolare dinamicamente la funzione proteica per supportare i bisogni fisiologici e adattarsi alle mutevoli condizioni ambientali”, ha affermato Reck-Peterson. “Questi animali stanno adottando un approccio completamente unico per adattarsi all’ambiente circostante”.
Rangan ha affermato che i risultati suggeriscono anche che il calamaro “editome” potrebbe essere una risorsa preziosa per evidenziare regioni di molecole che sono suscettibili di plasticità o cambiamento. Attualmente sta sviluppando un database che include l’intero editome di calamari attraverso diverse temperature oceaniche.
“Nelle proteine altamente conservate, come la chinesina e la dineina, i siti di ricodifica dei cefalopodi possono indicare residui trascurati di significato funzionale, ha detto Rangan,” e questo ha implicazioni più ampie per la comprensione della funzione proteica di base e per l’ingegnerizzazione di proteine con funzioni specifiche. I cefalopodi potrebbero essere in grado di mostrarci dove guardare e quali modifiche apportare”.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
