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L’adattamento dei pesci alla variazione dei livelli di ossigeno

Il riscaldamento globale, la scarsità di ossigeno e l’inquinamento influiscono sugli ecosistemi acquatici di tutto il mondo. I ricercatori europei hanno approfondito i meccanismi molecolari che sono alla base del trasporto di ossigeno nei pesci e il modo in cui essi possono adattarsi ai cambiamenti ambientali.
L’adattamento dei pesci alla variazione dei livelli di ossigeno
La globina X (GbX) è un legante dell’ossigeno che si trova nei pesci, nei rettili e negli anfibi e deriva da un antenato comune all’emoglobina dei mammiferi. La GbX contribuisce all’attivazione dipendente dall’ossigeno dello scambio sodio/protoni nella membrana dei globuli rossi dei pesci, ma l’esatta natura di questo meccanismo non è ancora ben compresa.

Il progetto GBX IN FISH RBCS (Expression and function of globin X in nucleated red blood cells of fish) ha applicato un approccio multidisciplinare per chiarire l’esatta funzione svolta dalla GbX. A questo scopo, ha combinato i dati molecolari e funzionali di questa enigmatica molecola alla luce del contesto ambientale.

I ricercatori hanno utilizzato tre diverse specie di salmonidi (il salmone atlantico, il salmerino alpino e la trota arcobaleno) che hanno esigenze di temperatura e di ossigeno differenti. Hanno quindi identificato le condizioni, come picco di temperatura e stimolazione β-adrenergica, che aumentano la velocità di trascrizione della GbX nei globuli rossi e nelle cellule epatiche e delle branchie dei pesci. Nessuno dei trascritti ha modificato la velocità di produzione in risposta al cambiamento ambientale ma si sono verificate conseguenze significative e di grande interesse sulla stabilità dei trascritti.

Successivamente, il team GBX IN FISH RBCS ha esaminato gli effetti dell’ipossia e della riossigenazione. I risultati mostrano che i livelli di trascrizione della GbX vengono modificati solo con una carenza di ossigeno a lungo termine. Nel complesso, tuttavia, l’espressione della GbX varia notevolmente tra i singoli pesci e per comprendere le condizioni precise della sua produzione saranno necessari ulteriori approfondimenti.

Per testare l’impatto della variazione delle estensioni dei terminali N e C della GbX, uniche di questa molecola, il team ha studiato vari costrutti della sequenza di codifica della GbX della trota arcobaleno. Le modificazioni dei lipidi come la palmitoilazione localizzano la proteina nelle membrane delle cellule. Soprattutto, è emerso che la localizzazione viene determinata solo dal terminale N e da nessun’altra parte della molecola.

Il team GBX IN FISH RBCS ha raccolto una grande quantità di nuovi dati sulla regolazione dell’espressione genetica nei pesci. L’analisi di questi dati è ancora in corso, in particolare i ricercatori stanno studiando se l’espressione della GbX sia determinata dalla stimolazione β-adrenergica. Grazie a una società locale, il team ha testato un sistema di lettura di micropiastre che troverà numerose applicazioni nel settore delle scienze biologiche.

Il progetto ha presentato per la pubblicazione cinque documenti scientifici e i risultati delle attività svolte sono stati esposti durante tre conferenze internazionali, a conferma dell’importanza dell’attività svolta. Le applicazioni sono molto varie, considerata la dinamica degli ecosistemi mondiali e dei cambiamenti che essi stanno subendo, in molti casi a danno delle specie ittiche che lottano per sopravvivere.

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Keywords

Pesci, livelli di ossigeno, ecosistema acquatico, GbX, GBX IN FISH RBCS