En mi primera entrada en el blog me gustaría presentaros a nuestro nuevo modelo experimental: Gasterosteus aculeatus o pez espinoso. Mide de tres a diez centímetros de largo y lo más interesante de este animal es que si bien su origen está en el océano, comenzaron a poblar el agua dulce después de la última edad de hielo. En este proceso de colonización de nuevos hábitats, este pez óseo ha perdido su armadura, es decir, las placas laterales que poseía en el medio marino. Se estima que este proceso ha ocurrido a lo largo de los últimos 20.000 años, un suspiro evolutivamente hablando, donde las unidades son MYA (million years ago).
¿Es posible que también haya habido una adaptación de su sistema inmune al nuevo nicho ecológico?. Para ello Paco (Francisco Gambón) ha comenzado el análisis bioinformático del loci genético de las inmunoglobulinas para su posterior comparación con otros peces de su mismo grupo y los resultados son muy interesantes, como se puede leer en entradas anteriores, y sigue avanzando aunque no adelantaré nada y esperaré acontecimientos.
Yo por mi lado comienzo con el estudio de la región variable. He utilizado los scaffolds públicos subidos a la red por los grupos que secuencian el genoma completo del animal y he comenzado a identificar segmentos V, para ello me he atrevido a mejorar el método de Paco, me explico, todas las VHs se caracterizan por tener en su extremo 3' los aminoácidos YYC (tirosina, tirosina y cisteína) seguidos de otros 3 que varían, por tanto haciendo una primera búsqueda en www. softberry.com en FGENESH de posibles genes en la base de peces, he identificando mediante el NCBI BLASTp nuestra primera VH y a continuación podemos copiar los tres tripletes que codifican para estos 3 aminoácidos y luego buscar este mismo motif permitiendo 2 missmatches ya que el código es degenerado (Tabla).
Yo por mi lado comienzo con el estudio de la región variable. He utilizado los scaffolds públicos subidos a la red por los grupos que secuencian el genoma completo del animal y he comenzado a identificar segmentos V, para ello me he atrevido a mejorar el método de Paco, me explico, todas las VHs se caracterizan por tener en su extremo 3' los aminoácidos YYC (tirosina, tirosina y cisteína) seguidos de otros 3 que varían, por tanto haciendo una primera búsqueda en www. softberry.com en FGENESH de posibles genes en la base de peces, he identificando mediante el NCBI BLASTp nuestra primera VH y a continuación podemos copiar los tres tripletes que codifican para estos 3 aminoácidos y luego buscar este mismo motif permitiendo 2 missmatches ya que el código es degenerado (Tabla).
Primero lo hice de este modo y ayudándome de una secuencia de nucleótidos downstream que, aunque suene un poco raro, es "CACA" y marca el comienzo de la RSS (recombiantion signal sequence), y por el extremo 5' utilizando la regla de que un "AG" es un splicing aceptor y señal de comienzo (hay que recordar que las VHs no cumplen el "GT" como splicing donor), identifiqué 38 segmentos de Vs, pero entonces se me ocurrió comprobar las posibles combinaciones que produce la degeneración del código para codificar "YYC" y me salieron 8 posibilidades:
Con lo cual comprobé que permitieno solo 2 missmatches podía perder algún segmento y repetí la búsqueda pero ahora buscando las 8 posibilidades por separado y BINGO, encontré 2 nuevas VHs, en total 40. Otra opción sería aumentar los missmatches pero se degeneraría tanto el motif que no sería fiable para identificarlas.
Alineé las 40 VHs en el programa MEGA y el alineamiento es muy robusto, curiosamente el 6º aminoácido de todas las secuencias es el único que se conserva en todas y es siempre una Leucina ("L"). Filogenéticamente los primeros árboles que he realizado separan claramente dos grandes grupos aunque tendré que esudiarlo mas a fondo y leer bibliografía para su correcta clasificación por familias, por ejemplo en el Protopterus aethiopicus (Dipnoi) se encontraron 8 familias diferenciadas.
Ahora faltaría también buscar VHs en dirección 3'-5' y de aparecer alguna, adjuntarlas al alineamiento así como identificar los segmentos D y J.
Mañana más y mejor. Un saludo a tod@s.
Alineé las 40 VHs en el programa MEGA y el alineamiento es muy robusto, curiosamente el 6º aminoácido de todas las secuencias es el único que se conserva en todas y es siempre una Leucina ("L"). Filogenéticamente los primeros árboles que he realizado separan claramente dos grandes grupos aunque tendré que esudiarlo mas a fondo y leer bibliografía para su correcta clasificación por familias, por ejemplo en el Protopterus aethiopicus (Dipnoi) se encontraron 8 familias diferenciadas.
Ahora faltaría también buscar VHs en dirección 3'-5' y de aparecer alguna, adjuntarlas al alineamiento así como identificar los segmentos D y J.
Mañana más y mejor. Un saludo a tod@s.
Muy buen trabajo Cristian. Además los resultados evidencian una situación muy interesante. No conocía el hecho del cambio de hábitat tan reciente de este pez. Esto puede estar relacionado con algunos de los hallazgos que describimos en el locus IGH. Una cosa que ya habíamos comentado es la presencia por triplicado de los genes para las cadenas constantes. Además esta triplicación debió de ocurrir muy recientemente debido a que no ha habido cambios en la secuencia de aminoácidos entre las clases de anticuerpos homonimas.
ResponderEliminarTambién es espectacular la enorme homología que existe entre las regiones VH entre sí de cada una de las tres familias, indicando que este proceso de diversificación de las VHs también ocurrió muy recientemente y además únicamente a partir de tres regiones VH primitivas (si alguien tiene otra hipótesis que la comente).
No sería descabellado pensar que el cambio de hábitat de este animal fue el causante de los cambios en los genes de los anticuerpos y sería un ejemplo paradigmático en evolución. La cosa se está poniendo interesante.....