El mecanismo genético de la mucosidad

Científicos describieron que las proteínas llamadas mucinas evolucionaron, una y otra vez, al cooptar otras proteínas de una manera sorprendente. 

Desde la baba que recubre las babosas hasta la saliva de la boca, muchos fluidos corporales resbaladizos contienen mucosidad. En los mamíferos, la respuesta sobre la evolución de la mucosidad es muchas veces sorprendente, según un nuevo estudio sobre las proteínas llamadas “mucinas”. Se trata de moléculas que tienen una gran variedad de funciones, pero como familia, son conocidas como componentes del moco, donde contribuyen a la consistencia pegajosa de la sustancia.

A través de una comparación de genes de mucina en 49 especies de mamíferos, los científicos identificaron 15 casos en los que las nuevas mucinas parecen haber evolucionado a través de un proceso aditivo que transformó una proteína en una mucina.

Los científicos proponen que cada uno de estos eventos de “mucinización” comenzaron con una proteína que no era una mucina. En algún momento, la evolución agregó una nueva sección a esta base sin mucina: una que consiste en una cadena corta de bloques de construcción llamados aminoácidos que con moléculas de azúcar.El científico Petar Pajic de los Estados Unidos prepara una muestra de saliva para la separación de la proteína mucina y su análisis / Douglas Levere / University at Buffalo

Con el tiempo, esta nueva región se duplicó, con múltiples copias añadidas para alargar aún más la proteína, convirtiéndola en una mucina. “Las regiones duplicadas, llamadas repeticiones, son clave para la función de una mucina”, dijeron los investigadores de la Universidad de Buffalo, Omer Gokcumen, Stefan Ruhl y Petar Pajic, quienes acaban de publicar las conclusiones en la revista especializada Science.

Los azúcares que recubren estas secciones sobresalen como las cerdas de un cepillo redondo y otorgan a las mucinas la propiedad viscosa que es vital para muchas tareas importantes que llevan a cabo. “No creo que se supiera previamente que la función de la proteína puede evolucionar de esta manera, a partir de una proteína que gana secuencias repetidas. Una proteína que no es una mucina se convierte en tal simplemente al obtener repeticiones. Es un truco evolutivo, y ahora documentamos que esto sucede una y otra vez”, explicó Gokcumen, profesor asociado de ciencias biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Buffalo.

“Las repeticiones que vemos en las mucinas se denominan PTS por su alto contenido de los aminoácidos prolina, treonina y serina, y ayudan a las mucinas en sus funciones biológicas importantes que van desde lubricar y proteger las superficies de los tejidos hasta ayudar a que nuestros alimentos sean resbaladizos para que podamos tragarlos”, explicó Stefan Ruhl, decano interino de la Facultad de Medicina Dental de la UB y profesor de biología oral.Encontraron que una proteína se convierte en mucina al obtener repeticiones. Es un truco evolutivo/ Douglas Levere

Los microbios beneficiosos han evolucionado para vivir en superficies recubiertas de mucosidad, mientras que la mucosidad puede actuar al mismo tiempo como una barrera protectora y defenderse de enfermedades al protegernos de intrusos patógenos no deseados. “No mucha gente sabe que la primera mucina que se purificó y caracterizó bioquímicamente provino de una glándula salival”, continuó Ruhl.

“Mi laboratorio ha estado estudiando las mucinas en la saliva durante los últimos 30 años, principalmente porque protegen los dientes de las caries y porque ayudan a equilibrar la microbiota en la cavidad oral”, comentó.

Para Gokcumen, fue un momento de suerte. “Estábamos estudiando la saliva, y luego encontramos algo interesante y genial, y decidimos investigarlo”. Mientras estudiaban la saliva, el equipo notó que una pequeña mucina salival en humanos llamada MUC7 no estaba presente en los ratones.Los investigadores que hicieron el estudio: Omer Gokcumen,, Stefan Ruhl, y el primer autor Petar Pajic/ Douglas Levere / University at Buffalo

Sin embargo, los roedores tenían una mucina salival de tamaño similar llamada MUC10. ¿Estaban relacionadas estas dos proteínas desde una perspectiva evolutiva? La respuesta fue no. Pero lo que la investigación descubrió a continuación fue una sorpresa. Si bien MUC10 no parecía estar relacionado con MUC7, una proteína que se encuentra en las lágrimas humanas llamada PROL1 sí compartía una parte de la estructura de MUC10. PROL1 se parecía mucho a MUC10, menos las repeticiones de cepillo recubiertas de azúcar que hacen de MUC10 una mucina.

“Creemos que, de alguna manera, ese gen de la lágrima termina siendo reutilizado -explicó Gokcumen-. Obtiene las repeticiones que le dan la función de mucina, y ahora se expresa abundantemente en la saliva de ratones y ratas”.

Los científicos se preguntaron si otras mucinas podrían haberse formado de la misma manera. Comenzaron a investigar y descubrieron múltiples ejemplos de los mismos fenómenos. Aunque muchas mucinas comparten un ancestro común entre varios grupos de mamíferos, el equipo documentó 15 casos en los que la evolución parecía haber convertido proteínas que no eran mucinas en mucinas mediante la adición de repeticiones de PTS. Y esto fue “con una mirada bastante conservadora”, dijo Gokcumen, y señala que el estudio se centró en una región del genoma en unas pocas docenas de especies de mamíferos.El equipo documentó 15 casos en los que la evolución parecía haber convertido proteínas que no eran mucinas en mucinas mediante la adición de repeticiones / Douglas Levere / University at Buffalo

Él llama a la baba un “rasgo de vida increíble”, y tiene curiosidad por saber si el mismo mecanismo evolutivo podría haber impulsado la formación de algunas mucinas en babosas, anguilas de baba y otras criaturas. Se necesita más investigación para encontrar una respuesta. “Cómo evolucionan las nuevas funciones de los genes sigue siendo una pregunta que nos hacemos hoy -afirmó Pajic, estudiante de doctorado en ciencias biológicas de la UB-. Por lo tanto, estamos agregando evidencia de un nuevo mecanismo, donde la obtención de secuencias repetidas dentro de un gen produce una función novedosa”.

El científico consideró que el hallazgo “podría tener implicaciones aún más amplias, tanto en la comprensión de la evolución adaptativa como en la posible explicación de ciertas variantes que causan enfermedades. Si estas mucinas siguen evolucionando a partir de no mucinas una y otra vez en diferentes especies en distintos momentos, se podría concluir que existe algún tipo de presión adaptativa que las hace beneficiosas. Y luego, en el otro extremo del espectro, tal vez si este mecanismo se sale de los rieles, ocurriendo demasiado o en el tejido equivocado, entonces tal vez pueda conducir a enfermedades como ciertos tipos de cáncer o enfermedades de las mucosas”.

Fuente: https://www.infobae.com/america/ciencia-america/2022/09/19/desde-las-babosas-hasta-la-saliva-en-los-humanos-revelaron-cual-es-el-mecanismo-genetico-de-la-mucosidad/