Alimentación, historia de vida y ensamblaje del transcriptoma de novo de Orciraptor agilis (A) Orciraptor agilis extrayendo el cloroplasto de Mougeotia sp. después de perforar la pared celular de las algas (contraste de interferencia diferencial). Barra de escala, 5 μm. (B) Disolución anular de la pared celular de algas como resultado de un intento de ataque (contraste de fase). Barra de escala, 5 μm. (C) La distribución de actina F (verde:faloidina fluorescente) revela el lisopodio en Orciraptor agilis formado durante el ataque a Mougeotia sp. (superposición de contraste de interferencia diferencial y canales de fluorescencia). El aumento de la fluorescencia azul (blanco de calcoflúor) en los sitios de contacto indica lisis de la pared celular de las algas. Barra de escala, 5 μm. (D) Micrografía electrónica de barrido de una perforación de Orciraptor agilis que revela la degradación de los dos componentes estructurales principales de la pared celular de Mougeotia, biopolímeros similares a geles (potencialmente pectinas; indicados por "gel") y microfibrillas de celulosa (indicados por "fib"). Barras de escala, 2 μm y 200 nm (recuadro). (E) Etapas de la historia de vida de Orciraptor agilis a partir de las cuales se generaron las muestras. (F) Evaluación de ortólogos universales de copia única (BUSCO) comparada del transcriptoma ensamblado. El análisis se realizó con el conjunto de datos "Eukaryota" y el conjunto de datos "Alveolata" (grupo hermano de Rhizaria). (G) Gráfico alterado que muestra el número y la superposición de ORF anotados por las herramientas y bases de datos de anotación indicadas. Solo se muestran los tamaños de intersección > 100. (H) Análisis de componentes principales (PCA) basado en el nivel de expresión de todas las transcripciones para cada réplica incluida en el experimento. Crédito:Biología actual (2022). DOI:10.1016/j.cub.2022.05.049
Un equipo de investigadores dirigido por el Dr. Sebastian Hess del Instituto de Zoología de la Universidad de Colonia ha estudiado la expresión de enzimas activas en carbohidratos en el organismo unicelular Orciraptor agilis mediante secuenciación de ARN. Orciraptor es un llamado "alimentador de protoplastos" y vive exclusivamente del contenido celular de las algas muertas. Para ello, tiene que penetrar en la pared celular celulósica de la presa. En colaboración con compañeros del Centro de Genómica Comparada y Bioinformática Evolutiva (CGEB) de Halifax, Canadá, los investigadores de la UoC han podido identificar una posible enzima clave para el acto de alimentación altamente especializado del protista.
Al entrar en contacto con las células de algas, Orciraptor regula al alza una enzima que debería ser capaz de escindir la celulosa vegetal, en función de su secuencia genética y la estructura 3D predicha. Esta enzima podría ayudar al protista a disolver las paredes celulares de las algas. Hasta ahora, la base molecular de cómo interactúan los protoplastos con sus presas no ha sido del todo clara. El artículo "La transcriptómica comparativa revela el conjunto de herramientas moleculares utilizado por un protista algívoro para la perforación de la pared celular" en la revista Current Biology ahora arroja algo de luz sobre este fenómeno.
Además, Orciraptor contiene una serie de proteínas inesperadas, como proteínas de unión a quitina, una quitina sintasa y varias quitinasas. La función potencial de la quitina o biopolímeros similares en el flagelado desnudo aún no está clara. Sin embargo, las enzimas sugieren un papel fisiológico importante de la quitina en la historia de vida de Orciraptor. Las enzimas que descomponen biopolímeros recalcitrantes como la celulosa y la quitina también tienen una gran importancia tecnológica e industrial. Actualmente, las aplicaciones industriales utilizan principalmente enzimas de bacterias y hongos, los organismos tradicionales en biotecnología microbiana. En el artículo publicado, el Dr. Hess y sus colegas señalan el potencial biotecnológico aún sin explotar de los microeucariotas no fúngicos como Orciraptor.
Orciraptor fue descubierto hace unos diez años en páramos pobres en nutrientes y descrito por el Dr. Hess durante sus estudios de doctorado en el Instituto de Botánica de la Universidad de Colonia. Sin embargo, hay muchos otros organismos unicelulares que muestran estrategias de alimentación similares, pero que no están directamente relacionados con Orciraptor. Actualmente, en el Instituto de Zoología se cultivan y caracterizan genéticamente decenas de estos organismos. Todo esto es posible gracias a los recientes avances tecnológicos en el campo de la secuenciación de alto rendimiento. Sin embargo, trabajar con alimentadores de protoplastos también requiere un conocimiento especial en el manejo de microorganismos exóticos. The scientist are convinced that it is time for modern biology to turn back to the diversity of non-model organisms again. "The data from our study on Orciraptor highlight how fruitful future molecular analyses of little-known protists will be," Dr. Hess said.