Metabolismo del yodo y síntesis de hormonas tiroideas en microalgas marinas

Resumen

Se ha estudiado la importancia del yodo en el metabolismo básico de microalgas. En particular, el trabajo llevado a cabo se ha centrado en cuatro especies de microalgas marinas; la haptofita Tisochrysis lutea (T-ISO), la clorofita Dunaliella salina y las heterokontofitas Phaeodactylum tricorntum y Chaetoceros gracilis, todas ellas ampliamente utilizadas en acuicultura e industria. Se resumen a continuación los aspectos más destacados de este trabajo. En T. lutea, P. tricornutum y D. salina se evaluaron los requerimientos de yodo y sus efectos sobre crecimiento y metabolismo basal. Además, se caracterizaron los cambios en las concentraciones de yodo inorgánico (yoduro y yodato) disuelto en el agua después de ser procesado por los cultivos de microalgas. Los resultados indican un procesamiento de yodo inorgánico no acoplado a actividades metabólicas de crecimiento y un requerimiento mínimo de yoduro. Además, se constato la capacidad de estas microalgas para incorporar yodo inorgánico, principalmente como I- en D. salina, reducir IO3- a I- en las tres especies de microalgas, y liberar yodo al medio probablemente como parte de compuestos orgánicos yodados disueltos y volátiles. El mecanismo subyacente a la incorporación de yoduro inorgánico en T. lutea se evaluó mediante cortas incubaciones con yoduro radiactivo (125I-) en agua de mar artificial enriquecida con f/2. La tasa de incorporación fue 0.0506 ± 0.0018 pmol · 106 células-1 · h-1 y aumentó al incrementarse la concentración de yoduro en el medio. Esta captación de yoduro por T. lutea no se inhibió por inhibidores típicos de NIS (cotransportador sodio/yoduro de vertebrados) sugiriendo que el yoduro no se incorporaba a través de este tipo de mecanismo. Sin embargo, la oxidación de yoduro resultó ser un paso esencial para la incorporación de yoduro por T. lutea y el ácido hipoyodoso (HIO) parecía ser la forma de yodo incorporada. La captación de yoduro se inhibió por la adición de tiourea y otros agentes reductores, como el ácido L-ascórbico, L glutatión y L-cisteína. La adición simultánea de peróxido de hidrógeno y una conocida enzima encargada de oxidar yoduro (MPO o mieloperoxidasa) aumentó significativamente la incorporación de yodo. Esto confirma que el yoduro es oxidado antes de ser incorporado y una actividad haloperoxidasa también esta probablemente implicada en el proceso. También se llevó a cabo la optimización de una nueva aproximación al análisis de THs en microalgas marinas mediante la utilización de LC/MS. Para ello se desarrollo un protocolo de extracción y fraccionamiento apropiado para la biomasa de T. lutea que más tarde se aplico a otras microalgas como P. tricornutum, D. salina y C. gracilis. Las condiciones óptimas seleccionadas consistieron en el empleo de metanol 100% como disolvente de extracción a temperatura ambiental durante 3-10 minutos. A continuación, una purificación mediante columnas cromatográficas en fase reversa, permitieron separar adecuadamente los lípidos y las lipoproteínas de la fase que contenía T4. La eficiencia del método de extracción fue calculada mediante análisis con Resonancia Magnética Nuclear (RMN) en un 60%. Sin embargo, la presencia de T4 en extractos de microalgas sin adición de T4 sintética fue evaluada con HPLC-MS y UPLC-MS ya que este método es mucho más sensible que el RMN. La exactitud del método de análisis mediante UPLC-MS estuvo afectada por el tipo de matriz de la muestra de manera que el porcentaje de recuperación de la T4 fue de un 71.2% tras la aplicación del procedimiento de extracción y fraccionamiento propuesto. En último lugar, se secuencio y caracterizo el transcriptoma de T. lutea bajo condiciones ¿altas¿ de yodo (5 mM) para explorar las bases moleculares del metabolismo del yodo en esta microalga marina. La secuenciación se llevo a cabo mediante técnicas de secuenciación masiva (pirosecuenciación 454 e Illumina) y el ensamblado, anotado y caracterizado del mismo mediante programas bioinformáticos específicos como Sma3, UniProt, Swissprot, AutoFact, Bowtie2 y otras herramientas o plataformas informáticas de uso mundial como BLAST y ENSEMBLv. Además, se identificaron un set de genes relacionados con transporte de solutos, metabolismo del yodo, oxidativo y del nitrógeno en respuesta a concentraciones de yoduro, yodato y peróxido de hidrógeno. El patrón de expresión de los genes con implicación putativa en el metabolismo del yodo esta de acuerdo con la función antioxidante del yoduro. Esta se habría conservado con la evolución de manera que los genes perox, dio y nasl3 servirían para mantener este tipo de función.