Investigadores del CBGP y del CIB-CSIC han revelado cómo las CAZimas, enzimas esenciales implicadas en el procesamiento de carbohidratos, evolucionan en los artrópodos en función de su dieta y estilo de vida, abriendo nuevas posibilidades para la biotecnología y el control de plagas.
Las enzimas activas sobre carbohidratos (CAZymes, por sus siglas en inglés) son proteínas especializadas que construyen, modifican y degradan azúcares y carbohidratos complejos. Estas enzimas están presentes en todos los seres vivos y desempeñan funciones importantes en la obtención de energía, la formación de estructuras celulares, la interacción con microorganismos y la respuesta frente a enfermedades. Las CAZymes están formadas por distintas partes funcionales, denominadas dominios, y la disposición de estos dominios influye en el funcionamiento de las enzimas, en los compuestos que pueden procesar y en su integración dentro de sistemas biológicos más amplios.
Los artrópodos -un grupo que incluye insectos, arañas y crustáceos- resultan especialmente útiles para estudiar estas enzimas, ya que habitan en una gran diversidad de ambientes y se alimentan de una amplia variedad de recursos. Por ello, sus enzimas deben adaptarse a dietas y condiciones muy diferentes.
En este estudio, investigadores del grupo «Dinámica molecular planta-plaga para una protección sostenible» del CBGP, en colaboración con científicos del CIB-CSIC, analizaron las CAZymes presentes en numerosos genomas de artrópodos para comprender cómo la estructura de estas enzimas se relaciona con la dieta, el modo de vida y el grupo evolutivo de cada especie. Los resultados mostraron que la mayoría de las CAZymes son relativamente simples y contienen un único dominio funcional principal, mientras que las combinaciones más complejas son poco frecuentes, aunque presentan una gran diversidad.
La dieta resultó ser uno de los factores con mayor influencia sobre la estructura de estas enzimas. Artrópodos con distinto modo de alimentación -como los descomponedores, los que se alimentan de plantas o los que se alimentan específicamente de polen o néctar- mostraron patrones enzimáticos diferenciados, con variaciones en los tipos de enzimas, su complejidad estructural y las reacciones químicas que catalizan.
Los investigadores también descubrieron que varios de los principales grupos de CAZymes tienden a expandirse conjuntamente dentro de los genomas, especialmente en milpiés, ciempiés y crustáceos. En los insectos y en las especies fitófagas, las redes internas que conectan distintos dominios enzimáticos eran especialmente densas e interconectadas. Determinadas familias de enzimas, en particular GT2 y varios dominios implicados en la degradación de carbohidratos, parecían desempeñar un papel central en estas redes.
En conjunto, el estudio sugiere que las CAZymes de los artrópodos evolucionan como sistemas coordinados más que como enzimas aisladas. Su estructura y equilibrio parecen adaptarse estrechamente a necesidades ecológicas como la dieta y el entorno. Estos hallazgos podrían orientar futuras aplicaciones biotecnológicas, incluido el diseño de enzimas industriales y el desarrollo de nuevas estrategias para el control de plagas.
Publicación Original: Ojeda-Martinez, D.✉, Boter, M., Ortego, F., Santamaria, M.E.✉ 2026. Unveiling CAZyme modularity patterns: Comparative genomics links domain architecture to arthropod diets and life histories. International Journal of Biological Macromolecules 367, 152547. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2026.152547
Imagen: El análisis UMAP muestra una separación de las especies de artrópodos según su dieta
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