News in Catalan:

Descobert el mecanisme que controla la formació de la pupa durant la metamorfosi dels insectes

E93, Krüppel-homolog 1 i Broad-Complex són proteïnes que actuen seqüencialment per tal de dirigir la metamorfosi

Si s'inhibeix qualsevol de les tres, l'insecte no arribarà a ser adult i per tant no podrà reproduir-se

L'estudi, dirigit per investigadors de l'IBE, es publica aquesta setmana a la revista PLOS Genetics

Barcelona, 3 de maig del 2016- La metamorfosi permet als organismes passar de formes juvenils a formes adultes amb capacitat de reproduir-se. És un procés prodigiós que en el humans es redueix a la pubertat, però que en els insectes implica canvis morfològics molt més radicals, com ara passar d'eruga a papallona. Aquesta setmana, científics de l'Institut de Biologia Evolutiva (IBE) publiquen a la revista PLOS Genetics un estudi que explica el mecanisme clau que regula aquest procés en els insectes.

 Tot i que la gran majoria d'insectes realitzen la metamorfosi, aquests es poden dividir en dos grups segons si fan la metamorfosi senzilla, passant de larva a adult directament com les paneroles, o si fan la metamorfosi completa, és a dir, passant pel pas intermedi de pupa, com en el cas de escarabats, papallones o mosques. De fet, "l'aparició de la metamorfosi completa i de la pupa en particular va ser una innovació evolutiva per tal de permetre una transformació morfològica més gran i que així les formes juvenils i adultes no haguessin de competir per les fonts d'aliment", afirma David Martín, codirector de l'estudi juntament amb Xavier Franch.

Tot i conèixer els principals agents implicats en la regulació d'aquest procés, fins ara no es coneixia com interactuaven. En aquest sentit, els mateixos investigadors de l'IBE ja van descobrir al 2014 que la proteïna E93 és la responsable de promoure la metamorfosi. Tanmateix, ja eren coneguts els dos altres elements essencials: Krüppel-homolog 1 i Broad-Complex, encarregats de frenar a E93 i d'induir la formació de la pupa respectivament.

Una enredada malla d'interaccions

Ara, el mateix grup de científics ha pogut desentrellar la xarxa de regulació que coordina la formació de la pupa. En primer lloc, utilitzant diferents insectes amb metamorfosi senzilla i completa, han estudiat els nivells d'expressió d'E93, Krüppel-homolog 1 i Broad-Complex a les diferents fases del desenvolupament. En paral·lel, han forçat la reducció dels nivells de les tres proteïnes mitjançant la utilització de RNA d'interferència per així veure quines eren les conseqüències.

Els resultats indiquen que el primer element en actuar és Krüppel-homolog 1, que manté a E93 a ratlla i així l'insecte es queda en fase juvenil. Al final d'aquesta etapa, Krüppel-homolog 1 desapareix fent que els nivells d'E93 augmentin considerablement i s'iniciï la metamorfosis. En el cas dels insectes amb una metamorfosi simple, aquí s'acaba la història. Però, els investigadors han vist que en els insectes que fan una metamorfosi completa, existeix un altre pic de Krüppel-homolog 1 al final de la vida juvenil, curt, però suficient per reprimirir de forma momentània a E93 i així frenar el pas directe a adult. Aquesta inhibició puntual d'E93, és la que permet l'expressió de Broad Complex, encarregat de promoure la formació de la pupa.

Aquest estudi ha permès caracteritzar com interactuen els elements imprescindibles de la metamorfosi entre ells, per tal de generar un nou estadi del desenvolupament, la pupa . "Gràcies als nous coneixements es podran dissenyar nous insecticides que actuïn als diferents nivells del cicle vital dels insectes", afirma Franch. "Les tres proteïnes són essencials i molt específiques pels insectes, així que inhibint-ne només una ja s'aconseguiria controlar les plagues de paneroles i altres insectes", segueix.

Per a més informació:

David Martín

Mail: [email protected]

Tel: +34 932309640

Article de referència:

Ureña; E.; Chafino, S.; Manjón, C.; Franch-Marro, X.; Martín, D. (2016). The Occurrence of the Holometabolous Pupal Stage Requires the Interaction between E93, Krüppel-Homolog 1 and Broad-Complex.  PLoS Genet 12(5):e1006020. doi: 10.1371/journal.pgen.1006020.