Capsaspora owczarzaki as a unicellular model to study the pre-metazoan integrin adhesome

Abstract

La multicelularidad animal depende de tres mecanismos generales: adhesión, comunicación y diferenciación celular. La secuenciación de los genomas de los organismos unicelulares emparentados con los animales han revelado que el ancestro unicelular de los animales ya contenía homólogos de algunos genes involucrados en estos mecanismos. Si estudiamos la función de estos genes en su contexto unicelular podremos inferir la función que podrían haber tenido en el ancestro de los animales, lo cual nos ayudará a entender cómo se originaron los animales a partir de este ancestro. Capsaspora owczarzaki, una ameba con filopodios, es, entre todos los parientes unicelulares de animales, el más cercano que contiene elementos clave del sistema de adhesión a la matriz extracelular más importante de animales: el adhesoma de integrina. Por lo tanto, Capsaspora es un modelo ideal para estudiar el origen del adhesoma de integrina. Las herramientas necesarias para llevar a cabo estos experimentos, sin embargo, no estaban disponibles. El trabajo aquí expuesto se ha centrado en desarrollar herramientas moleculares para trabajar con Capsaspora, y en estudiar la función de las integrinas y otras proteínas relacionadas con el adhesoma de integrina en Capsaspora, con el fin de acercarnos a la función que podría haber tenido antes de que emergieran los animales. Hemos caracterizado el ciclo celular de Capsaspora, que ha revelado que cada estadio está regulado transcripcionalmente. Además, hemos descrito un estadio agregativo por primera vez en este organismo, en el cual numerosos genes relacionados con la multicelularidad están sobre-expresados. Hemos analizado el epigenoma, descubriendo algunos mecanismos reguladores compartidos con animales (marcas de histonas, redes reguladoras de factores de transcripción), y revelando que posiblemente las secuencias reguladoras distales y la variedad en tipos de promotores sean innovaciones animales. Se ha desarrollado un protocolo de transfección reproducible que nos ha permitido visualizar estructuras celulares de Capsaspora con fluorescencia, y un ensayo de adhesión que nos ha permitido estudiar la capacidad de adhesión de Capsaspora a distintas proteínas. Además, se han producido anticuerpos contra proteínas del adhesoma de integrina de Capsaspora para localizarlas en la célula. Nuestros datos sugieren que las proteínas del adhesoma de integrina de Capsaspora están involucradas en adhesión, al igual que las de animales. En resumen, en este trabajo se han desarrollado herramientas moleculares y genéticas en un organismo no modelo que permitirá a la comunidad científica plantearse nuevas preguntas sobre el origen de animales. Además, los experimentos realizados nos aportan los primeros datos sobre la función de integrinas en un organismo unicelular.