El impacto de la endosimbiosis y la TGH en la evolución de los eucariotas

1. El impacto de la endosimbiosis y la TGH en la evolución de los eucariotas PRODUCCIÓN Y EVALUACIÓN DE LA SOLUBILIDAD DE LA PROTEÍNA RECOMBINANTE CORE DEL VIRUS DE LA HEPATITIS B Dalia Violeta Churampi Mancilla BIODIVERSIDAD DOCTORADO EN CIENCIAS BIOLOGICAS Laboratorio de Genética Humana-UNMSM

2. INTRODUCCIÓN La endosimbiosis es un tipo de mutualismo interno que brinda la ventaja evolutiva de alcanzar nuevas rutas bioquímicas lo que resulta en una mayor competitividad y proporcionan numerosas ventajas. Aparición de eucariotas T. endosimbiótica de Lynn Margulis explica que la célula eucariota surgió a partir de un antepasado llamado urcariota que entró en simbiosis con una bacteria. Las Mit y Cl fueron en el pasado células libres procariotas primitivas. De mayor importancia fueron los eventos endosimbióticos 1arios que condujeron a la evolución de las mitocondrias y los cloroplastos. Ejm. Asociación Nidarios y dinoflagelados en Corales fotosintéticos. Wernegreen J. Endosimbiosis . Biología actual. 2012. 22 : R555 – R561. 10.1016 / j.cub.2012.06.010. Huerlimann R, Zenger KR, Jerry DR, Heimann K. Análisis filogenético de las carboxilasas de acetil-CoA codificadas en el núcleo dirigidas al citosol y al plastidio de las algas. PLoS Uno . 2015; 10 (7): e0131099.

3. ANTECEDENTES • Postula una primera fusión de procariotas, hoy se favorece la idea de que fue entre una arquea y una bacteria. Esto se produjo probablemente tras un periodo de colaboración metabólica previa simbiosis. • Luego de la incorporación, la célula desarrolló todo un sistema de orgánulos membranosos y un citoesqueleto, y la bacteria se convirtió en la mitocondria (eucariotas actuales)  Animales • Posteriormente, hubo una segunda endosimbiosis de estas células eucariotas fagocitando un proc. con clorofila  Vegetales • Es decir, se habrían producido dos endosimbiosis en serie y algunos autores hablan de la célula eucariota vegetal como una comunidad microbiana bien organizada. • Ejm. de bacterias NO arqueas, que se localizan en células eucariotas a modo de simbiontes, incluso de bacterias dentro de arqueas (Euryarchaeon-CH4), NO grado de integración Mt y Cl. se han adaptado a inocuas para el hospedador, a veces necesarias. El paramecio Bursaria alberga en su interior CENTENARESdealgas del tipo Chlorella. • Poole, A. M., & Penny, D. (2007). Evaluating hypotheses for the origin of eukaryotes. Bioessays, 29(1), 74-84. • Martin, W. (2005). Archaebacteria (Archaea) and the origin of the eukaryotic nucleus. Currentopinion in microbiology, 8(6), 630-637.

4. MECANISMOS ENTRE HOSPEDADOR Y SIMBIONTE • La incorporación completa exitosa de un endosimbionte como un orgánulo requiere la transferencia de genes desde el genoma de endosimbiontes al huésped, lo que se conoce como T. de genes endosimbióticos.  • Además, se pueden adquirir genes adicionales mediante la transferencia horizontal de genes de otro organismo o mediante la duplicación de genes dentro de un organismo.  • Los Cl (100-200 genes) perdieron la cubierta de peptidog y serian similares a cianobacterias (3000 g) y de las mitoc. (37-50 genes) serian las alfa-proteobacterias (1000 g). Genes han pasado al núcleo. Mit fue calor, lo que permitió a clims más fríos. “El caso más claro de evolución relacionada con la HTG es el origen de la célula eucariota” Boto, L. (2009). Horizontal gene transfer in evolution: facts and challenges. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 277(1683), 819-827.

5. EJEMPLOS DE ENDOSIMBIOSIS Las diatomeas presentan un cloroplasto procedente de un alga roja (por endosimbiosis), pero en su genoma nuclear presentan genes cloroplásticosde un alga verde. Como es posible? Seria evidencia que en algún momento de su historia evolutiva un antepasado de las diatomeas poseía un cloroplasto de un alga verde (probablemente esta diatomea sería el antepasado de todos los chromalveolata Euc. Que alcanzaron hacer fotos. Al fagocitar un alga) que fue reemplazado por un cloroplasto de un alga roja. Boto, L. (2009). Horizontal gene transfer in evolution: facts and challenges. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 277(1683), 819-827

6. TGH: DE PRO A EU La transferencia génica entre la bacteria Wolbachiapipientis y especies de artrópodos (Aedes) y nematodos. *Genoma de 26 especies de Drosophila y encontró que en 11 de ellas contenían ADN de Wolbachia. • Nikoh, N., Tanaka, K., Shibata, F., Kondo, N., Hizume, M., Shimada, M., Fukatsu, T. (2008). Wolbachia genome integrated in an insect chromosome: evolution and fate of laterally transferred endosymbiont genes. Genomeresearch, 18(2), 272-280.

7. TGH: DE EU A EU Babosa de mar Elysiachlorotica adquiere plastidios por ingestión de su fuente de alimento algalVaucherialitorea. • Las orgánulos se secuestran en el epitelio digestivo del molusco, donde se hacen la fotosíntesis durante meses en ausencia de nucleocitoplasma de algas. El metabolismo del plástido depende del genoma nuclear para más del 90% de las proteínas necesarias. • Dos posibles explicaciones para la persistencia de la fotosíntesis en la babosa marina son: • Capacidad de los plastidios de V. litorea para retener autonomía genética. • Más probable es que el molusco proporcione las proteínas esenciales del plástido. En este último escenario, el animal ha adquirido genes que apoyan la fotosíntesis a través de la transferencia horizontal de genes. • Gen nuclear de la fotosíntesis oxigénica, psbO, se expresa en la babosa marina y se ha integrado en la línea germinal.  Gen psbO que codifica para una proteína estabilizadora de manganeso presente en el fotosistema II) y que sin esta transferencia las babosas tendrían que alimentarse con mayor frecuencia. Rumpho, M. E., Worful, J. M., Lee, J., Kannan, K., Tyler, M. S., Bhattacharya, D., ... & Manhart, J. R. (2008). Horizontal gene transfer of thealgal nuclear gene psbOtothephotosynthetic sea slugElysiachlorotica. Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(46), 17867-17871.

8. PERSPECTIVAS La acetil-CoA carboxilasa (ACoACasa) es un gen que no se ha investigado previamente. Es una enzima clave involucrada sínt. de ác. grasos altamente conservada. Existen dos formas la citosolica y plastidial y la homodimerica codificada solo por núcleo y la heterodimerica codificada por núcleo y plastidio (endosimbiosis). Más de 100 genes activos del genoma humano tienen procedencia de otros organismos, entre ellos el gen del grupo sanguíneo ABO y otros genes que codifican para enzimas (degradación de ácidos grasos, formación de glucolípidos, respuestas inmunes, antimicrobianas, la respuesta inflamatoria, señalización celular, metabolismo de aminoácidos, modificación de proteínas y actividad antioxidante). Boto, L. (2009). Horizontal gene transfer in evolution: facts and challenges. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 277(1683), 819-827

9. GRACIAS