Determinación del proteoma del dinoflagelado Pyrocystis lunula y estudio de sus aplicaciones biotecnológicas

Abstract

Se muestra aquí el primer análisis molecular de Pyrocystis lunula utilizando enfoques tanto transcriptómicos como proteómicos ("ómico"). P. lunula es un dinoflagelado marino que históricamente ha recibido atención debido a su capacidad bioluminiscente según los ritmos circadianos y actualmente existen varias aplicaciones biotecnológicas derivadas de este sistema en esta especie. Por este motivo se empleó un enfoque "ómico" utilizando muestras de P. lunula frescas. Como resultado se generaron un total de 80.874.825 lecturas en bruto (11.292.087.505 pb; 55,82 % GC) mediante secuenciación de ARNm. Las secuencias fueron ensambladas en 414.295 contigs (219.203.407 pb; 55,38 % GC) por el software Trinity, generando un transcriptoma de referencia que se empleó posteriormente para llevar a cabo el primer análisis proteómico en P. lunula. Se identificaron un total de 17.461 péptidos y 3.182 proteínas. Las proteínas identificadas se categorizaron de acuerdo con la descripción funcional y la clasificación de ontología de genes. Los resultados proteómicos representan una pieza valiosa en la comprensión del mecanismo bioluminiscente de P. lunula a nivel molecular y arrojan luz sobre la identificación de factores importantes involucrados en la regulación de la expresión génica. Destaca la presencia de la proteína de unión a luciferina (LBP), que no se había descrito hasta el momento en el género Pyrocystis. Los mecanismos celulares y moleculares que subyacen al fenómeno bioluminiscente en dinoflagelados están caracterizados, sin embargo, todavía existen algunos aspectos que siguen siendo un enigma. Tal es el caso de la presencia y diversidad de la proteína “luciferin binding protein” (LBP), así como el proceso de síntesis de luciferina. Estos son factores que son estudiados, estableciendose nuevas perspectivas en relación con los elementos moleculares responsables de este fenómeno, así como sobre la función de la bioluminiscencia en los dinoflagelados.

The first molecular analysis of Pyrocystis lunula using both transcriptomic and proteomic approaches ("omic") is reported here. P. lunula is a marine dinoflagellate that has historically received attention due to its bioluminescent capacity according to circadian rhythms and there are currently several biotechnological applications derived from this system. For this reason, an "omic" approach was used using fresh P. lunula samples. A total of 80,874,825 raw readings (11,292,087,505 bp, 55.82 % GC) were generated by mRNA sequencing. The sequences were assembled into 414,295 contigs (219,203,407 bp, 55.38 % GC) by the Trinity software, generating a reference transcriptome that was subsequently used to carry out the first proteomic analysis in P. lunula. A total of 17,461 peptides and 3,182 proteins were identified. The identified proteins were categorized according to the functional description and gene ontology classification. The proteomic results represent a valuable piece in the understanding of the bioluminescent mechanism of P. lunula at the molecular level and sheds light on the identification of important factors involved in the regulation of gene expression. It highlights the presence of the luciferin binding protein (LBP), which had not been described so far in the genus Pyrocystis. The cellular and molecular mechanisms that underlie the bioluminescent phenomenon in dinoflagellates are well characterized; however, there are still some aspects that remain as an enigma. This is the case of the presence and diversity of LBP, as well as the synthesis process of luciferin. These factors are systematically studied, setting new perspectives in relation to the molecular elements responsible for this phenomenon, as well as the function of bioluminescence in dinoflagellates.