Premian al rianxeiro Amaro Saco por un estudio sobre la inmunidad del mejillón

El investigador rianxeiro Amaro Saco fue galardonado con uno de los Premios Extraordinarios de Doctoramiento de la Universidad de Vigo por un artículo de gran impacto sobre el hallazgo de una expansión masiva de genes TLR en mejillones que publicó en la revista Molecular biology and evolution junto a los investigadores italianos de la Universidad de Triestey (donde realiza una estancia postdoctoral) y sus directores en el Instituto de Investigacións Mariñas del CSIC, Beatriz Novoa y Antonio Figueras.

La tesis doctoral, realizada en el Instituto de Investigacións Marinas (IIM) del CSIC, se centró en el estudio del sistema inmunológico del mejillón y de ciertas particularidades que presenta y que podrían suponer una adaptación evolutiva de gran importancia.

"El mejillón, como cualquier otro bivalvo, filtra constantemente agua de mar cuando está sumergido. Por lo tanto, está expuesto a la alta concentración microbiana presente en el agua del mar, incluyendo potenciales patógenos. Sin un sistema inmune adaptativo como el de los vertebrados, basa sus defensas en un sistema inmune innato que ha demostrado ser muy eficaz, ya que el mejillón posee una alta capacidad de adaptación y resistencia", explica Amaro Saco.

Las branquias son el órgano responsable de la filtración y fueron seleccionadas para analizar la respuesta inmune a una infección bacteriana mediante técnicas transcriptómicas y proteómicas, que permiten conocer respectivamente los genes que se expresan ante un estímulo, y los cambios que esto provoca a nivel proteico. Los resultados mostraron que las branquias respondían claramente a la infección, activando genes como receptores inmunes, responsables de reconocer patógenos presentes en el agua a medida que esta es filtrada en las branquias, y también citocinas que transmiten la señal de activación inmune a otras células y tejidos para activar la respuesta ante la infección.

"El genoma del mejillón presenta unos niveles de diversidad muy elevados, llegando incluso a encontrarse un alto número de genes que varían entre individuos, lo cual lo define como un pangenoma abierto. Esto está relacionado con su gran capacidad de adaptación al medio, ya que dota a las poblaciones de una muy alta diversidad genética y lo hace una especie de gran interés para la genómica y la biología evolutiva. Por ese motivo, a partir de la respuesta inmune en branquias ante una infección bacteriana explicada anteriormente, se seleccionaron familias génicas implicadas en dicha respuesta para estudiar su diversidad en el genoma del mejillón y su historia evolutiva con el fin de determinar las estrategias de adaptación que originó la historia evolutiva de estos bivalvos", señala el investigador rianxeiro.

En la tesis se estudiaron dos familias de genes de gran importancia en la respuesta inmune del mejillón: unos receptores inmunes (los TLR o Toll Like Receptors), responsables del reconocimiento de patógenos, y unas citocinas (las interleucinas IL-17), encargadas de la señalización para activar respuestas inflamatorias en el mejillón ante el patógeno detectado.

"Encontramos una expansión en el número de genes de interleucinas IL-17s en mejillón, y también en grados semejantes en otros bivalvos y cefalópodos. Estas especies presentaban un mayor número de genes de este tipo que los presentes en los genomas de las especies modelo vertebradas. Particularmente en mejillón, se identificaron hasta 23 sub-familias de estos genes, frente a las 6 conocidas anteriormente. Además, se identificaron cuáles eran los genes IL-17 responsables de la transmisión de la respuesta proinflamatoria ante la infección bacteriana en branquias, mientras que otros miembros de la familia génica parecían responder a otros estímulos", añade.

Sin embargo, los resultados más notables se hallaron en el estudio de los receptores inmunes TLR, responsables del reconocimiento de patógenos. "Estos receptores están presentes en prácticamente todos los animales. Por ejemplo, los humanos tenemos 10. En la tesis se estudió el origen y la evolución de los repertorios de TLR en 85 especies de distintos filos animales, encontrando los más antiguos en Cnidarios. Los bivalvos mostraron unos niveles de expansión sin precedentes. Frente a los 10 TLR presentes en humanos, los mejillones contenían en su genoma unos 250, mientras que algunas especies de ostras o almejas tenían en torno a 100", explica Saco.

SOS del sector mejillonero gallego: "No sabemos qué está pasando en el mar"

"Además de ser los más abundantes, los TLR de mejillón eran también los más diversos y variados entre sí. Siguiendo la historia evolutiva esta familia génica, se demostró que repertorios como los de los vertebrados habían surgido de un único clado filogenético, mientras que los repertorios expandidos de los bivalvos estaban distribuidos a lo largo de los 3 clados principales de TLR encontrados. Tras estudiar las fuerzas de selección evolutiva que marcan la evolución de los genes, se demostró que el origen de esta alta diversidad se concentraba en la parte extracelular de los receptores, en los dominios proteicos responsables de la interacción con los patógenos. Esto estaría indicando una diversificación funcional como base de la alta diversidad génica, resultando en una muy alta especificidad en esta familia de receptores a la hora de reconocer diferentes patógenos", indica.

Para estudiar esta diversidad funcional, los investigadores crearon una base de datos con todos los estudios transcriptómicos disponibles en mejillón y pudieron observar cómo distintos TLR parecían responder a patógenos distintos y estaban correlacionados con diferentes procesos biológicos.

Xunta y USC estudian cómo aumentar la producción de mejillón en la ría de Muros-Noia

De este modo, los resultados alcanzados en la tesis resaltan que bivalvos como los mejillones basan su capacidad de adaptación y su alta resistencia a los patógenos en una diversidad genómica que otorga una alta especificidad a sus genes inmunes. "Invertebrados como los mejillones no pueden producir los anticuerpos responsables de la eficacia inmune en los humanos, ya que solamente presentan sistema inmune innato. Además, su modo de vida filtrador los expone a la alta concentración de microorganismos presentes en el mar. Las colonias de mejillón se ayudarían, por lo tanto, de la plasticidad genómica y de la alta variabilidad de genes inmunes para lograr hacer frente de manera más específica a los patógenos que los amenazan. Este hecho sería un punto clave en su alta capacidad de adaptación", explica Amaro Saco.