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Los cambios mecanoquímicos de la titina condicionan la fisiología muscular en la evolución de las especies

Serán necesarios experimentos de cinética de plegamiento de dominios antiguos y modernos para conocer los parámetros moleculares que conectan la evolución de la titina y la fisiología muscular.


La estructura muscular basada en sarcómeros está bien conservada entre los vertebrados. Sin embargo, una explicación del porqué la fisiología muscular en los vertebrados es muy diversa y su evolución no se había dado hasta ahora. El grupo del CIC nanoGUNE de San Sebastián, liderados por Raúl Pérez Jiménez en colaboración con investigadores del CNIC y de la Universidad de São João del-Rei, Brasil, ha estudiado la evolución mecanoquímica de titina, una proteína de unos 3500 kDa, responsable de la elasticidad de los filamentos musculares aplicando técnicas de espectroscopia de fuerza (smFS). Mediante análisis filogenéticos ASR (Ancestral Sequence Reconstruction) los autores han podido reconstruir secuencias de un fragmento de titina de varias especies extintas de saurópsidos, tetrápodos y mamí- feros y expresarlas en el laboratorio. Los resultados indican que la estabilidad mecánica y los puentes disulfuro son elementos clave para explicar la dirección evolutiva de las propiedades mecánicas de titina. Además, de estos estudios se deriva una correlación entre el tipo de titina y la fisiología muscular. Por ejemplo, los dominios de titina estudiados son más estables en pájaros actuales en relación con sus ancestros mientras que en mamíferos los cambios ocurridos son mucho más drásticos y afectan a una menor estabilidad mecánica y menor contenido de puentes disulfuro. Por otra parte, estas propiedades se pueden correlacionar con la envergadura del animal de tal manera que las propiedades de la titina correlacionan con los estudios alométricos de diversas especies animales. Finalmente, los autores sugieren que serán necesarios experimentos de cinética de plegamiento de dominios antiguos y modernos para obtener una comprensión completa de los parámetros moleculares que conectan la evolución de la titina y la fisiología muscular.

 

Manteca A, Schönfelder J, Alonso Caballero A, Fertin MJ, Barruetabeña N, Faria BF, Herrero Galán E, Alegre Cebollada J, De Sancho D, Pérez Jiménez R. 2017. Mechanochemical evolution of the giant muscle protein titin as inferred from resurrected proteins. Nat Struct Mol Biol. 24:652-57.


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