Aunque existen estudios aislados que describen las enzimas con capacidad de degradación de lignocelulosa, los mecanismos endógenos de degradación de estos polímeros en artrópodos aún no se han descrito.
Los artópodos constituyen el filo más diverso y amplio en el planeta, desarrollando funciones esenciales en la biosfera. Uno de los motivos de su éxito es su capacidad de alimentarse de material vegetal. Sin embargo, la batería enzimática endógena que estos organismos usan para degradar dicho material aún permanece sin describir.
En el presente estudio analizamos 815 proteomas de artrópodos e identificamos un total de 268,171 módulos enzimáticos activos sobre carbohidratos (CAZys). Nuestro análisis reveló correlaciones estrechas entre el contenido enzimático y tendencias alimentarias, siendo dicho contenido enzimático mucho mayor en herbívoros. Identificamos la presencia de las cuatro familias AA, CBM, GH, y GT en todas las especies de artrópodos y luego un incremento paulatino de familias exclusivas de linajes de artrópodos más jóvenes. Nuestros datos revelaron cómo el paso evolutivo de ametabolía hacia holometabolía implicó la incorporación de grandes cantidades de CAZys. También describimos cómo las tendencias de alimentación de cada grupo conllevan un repertorio enzimático acorde. Mediante la reconstrucción de los perfiles enzimáticos ancestrales, nuestro estudio pudo identificar la fluctuación significativa de 10 CAZys a lo largo del tiempo.
Nuestro estudio contribuye a la mejor comprensión de los mecanismos evolutivos empleados por el megadiverso phylum Arthropoda. Nuestros resultados enfatizan el rol esencial que ha tenido la herbivoría como fuerza evolutiva que selecciona y moldea el contenido enzimático en los organismos, especialmente aquellas enzimas involucradas en el metabolismo de carbohidratos. La presencia de sistemas enzimáticos comunes y exclusivos en cada grupo de artrópodos proveen de una nueva perspectiva de la trayectoria evolutiva de cada uno de ellos y ofrece una imagen más clara sobre las rutas metabólicas recorridas por sus ancestros para llegar hasta sus presentes formas.
Publicación Original: Ojeda-Martinez, D., Diaz, I., Santamaria, M.E., Ortego, F. 2024. Comparative genomics reveals carbohydrate enzymatic fluctuations and herbivorous adaptations in arthropods. 23, 3744–3758. DOI: 10.1016/j.csbj.2024.10.027
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