Studio del ruolo delle proteine ​​che legano l'ossigeno nello sviluppo multicellulare iniziale

L'espressione eterologa delle proteine ​​che legano l'ossigeno aumenta la profondità della diffusione dell'ossigeno nel lievito di fiocchi di neve. (A) Diagramma schematico che mostra la costruzione di ceppi di lievito a fiocco di neve che esprimono mioglobina o mioemeritrina fusa nella posizione HO. (B) Quantificazione della profondità di diffusione dell'ossigeno utilizzando il reporter mitocondriale MitoLoc nelle popolazioni di lieviti a fiocco di neve che esprimono proteine ​​che legano l'ossigeno o controlli di tipo selvatico con limitazione di ossigeno. L'espressione di mioemeritrina e mioglobina ha aumentato significativamente la profondità di diffusione dell'ossigeno, ma solo in un ambiente a basso contenuto di ossigeno. I dati sono micrografie a fluorescenza rappresentative ± sd (C) di MitoLoc che mostrano una maggiore profondità di penetrazione dell'ossigeno (giallo) nelle popolazioni che esprimono mioglobina (a destra) rispetto al controllo wild-type (a sinistra) in condizioni di basso ossigeno. — biorxiv.org/

La disponibilità di ossigeno è un fattore chiave nello sviluppo multicellulare, poiché gli organismi più grandi e avanzati spesso richiedono meccanismi che consentano un efficiente apporto di ossigeno ai loro tessuti. Uno di questi meccanismi è la presenza di proteine ​​che legano l'ossigeno, come la globina e l'emeritrina, che si sono formate negli antenati degli animali diploidi.

Nonostante la loro importanza, i meccanismi precisi attraverso i quali le proteine ​​che legano l’ossigeno influenzano le prime fasi dello sviluppo multicellulare in diversi livelli di ossigeno ambientale non sono ancora chiari. Abbiamo colmato questa lacuna di conoscenza esprimendo eterologa le proteine ​​che legano l'ossigeno, mioglobina e mioimetrin, nel lievito di fiocchi di neve, un sistema modello multicellulare semplice e indifferenziato. Queste proteine ​​hanno aumentato la profondità e la velocità di diffusione dell’ossigeno, aumentando l’efficienza del lievito di fiocchi di neve che cresce aerobicamente.

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Gli esperimenti mostrano che, paradossalmente, le proteine ​​che legano l'ossigeno conferiscono un maggiore beneficio in termini di forma fisica agli organismi più grandi in condizioni di O2 elevate piuttosto che basse. Attraverso modelli biofisici dimostriamo che ciò è dovuto al fatto che la diffusione facilitata è più efficiente quando l’ossigeno è abbondante, trasportando una maggiore quantità di ossigeno che può essere utilizzato per il metabolismo.

Allentando i vincoli di diffusione anatomica del consumo di ossigeno, l’evoluzione delle proteine ​​che legano l’O2 nei moderni protisti ricchi di ossigeno potrebbe aver rappresentato un importante passo avanti che ha consentito l’evoluzione di lignaggi metazoici multicellulari sempre più grandi e complessi.

Studio del ruolo delle proteine ​​che legano l'ossigeno nello sviluppo multicellulare iniziale
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.12.01.569647v1

Astrobiologia

Explorers Club Fellow, ex direttore del carico utile della Stazione Spaziale degli Stati Uniti/astrobiologo, Exo-Teams, giornalista, violator Climber, Synaesthete, Na'Vi-Jedi-Freman-Buddhist-mix, ASL, Devon Island e veterano del campo base dell'Everest, (lui/lui ) 🖖🏻

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