Aislamiento y caracterización del gen de la miostatina en la almeja mano de león Nodipecten subnodosus y análisis de su expresión en diploides y triploides

Abstract

La almeja mano de león Nodipecten subnodosus se considera un molusco con un importante potencial para su acuicultura en el Noroeste de México. Con la finalidad de incrementar la productividad en su cultivo se han desarrollado tecnologías como la triploidía, la cual ha sido asociada con un mejor crecimiento y peso del músculo aductor en moluscos pectínidos así como con una hipertrofia de las fibras musculares. Sin embargo en la almeja mano de león N. subnodosus no se ha observado un patrón consistente del crecimiento entre diploides y triploides como ha sido observado en otras especies. Existen diferentes hipótesis para explicar la ventaja que presentan los moluscos triploides sobre los diploides en crecimiento (mayor heterocigosidad; esterilidad y mayor disponibilidad de energía para crecimiento; e incremento en número y tamaño de células o hiperplasia e hipertrofia). En este trabajo se planteó una nueva hipótesis: que cuando ocurre un mejor crecimiento esto es resultado de una hipertrofia en células musculares de triploides, y esto se asocia a una expresión génica diferencial entre diploides y triploides, en particular de un gen conocido como controlador del crecimiento muscular. Tal gen es el gen de la miostatina o factor de crecimiento y diferenciación (gdf-8). Este gen pertenece a la superfamilia de factores transformantes de crecimiento beta (TGF-β) y su proteína actúa como regulador negativo del crecimiento, cuyo efecto ha sido demostrado por la hipertrofia e hiperplasia observada en algunos vertebrados mutantes o subexpresando este gen, mientras que la sobre-expresión del mismo ha sido asociada con una atrofia muscular y pérdida de masa corporal. En el presente estudio se buscó establecer si existía una asociación entre la hipertrofia y la expresión diferencial del gen de la miostatina en diploides y triploides de almeja N. subnodosus. Se aisló y caracterizó la secuencia del transcrito de la miostatina (MSTN) en N. subnodosus a partir de las secuencias existentes para otros dos pectínidos, Argopecten irradians y Chlamys farreri. A partir de tal secuencia, se localizó la expresión de la MSTN por hibridación in situ en las células del músculo aductor tanto de diploides como triploides, específicamente en el sarcoplasma de las fibras musculares estriadas. Así mismo se cuantificó por PCR en tiempo real (qPCR) la abundancia del transcrito en triploides y diploides en diferentes etapas de su crecimiento y se evaluó la expresión relativa del mismo en diferentes tejidos al final de las evaluaciones de crecimiento. Se encontró que la expresión del gen de la miostatina en músculo aductor (estriado) difiere entre diploides y triploides, con los últimos presentando una menor expresión que los diploides, aunque las diferencias de expresión a lo largo de la evaluación de crecimiento variaron en significancia, encontrándose un incremento significativo en la expresión de la MSTN al final de la evaluación, Ago-09. Con estos resultados, y dado que los diploides presentaron menor peso de músculo aductor que los triploides, se puede concluir que el papel del gen de la miostatina en N. subnodosus es de regulador negativo del crecimiento como ha sido observado en otras especies de vertebrados. Sin embargo, para establecer si existía una asociación entre la expresión de la MSTN y la hipertrofia y/o hiperplasia de fibras musculares estriadas, durante los dos últimos meses de la evaluación de crecimiento (Jun-09 y Ago-09) se evaluaron tanto el tamaño como el número de fibras por área total del músculo aductor (estriado) en diploides y triploides. Se encontró un mayor tamaño (hipertrofia) de las fibras musculares en los triploides que en los diploides en ambos meses, pero el número de fibras en el músculo, que fue mayor en los triploides en Jun-09 decreció en Ago-09 a números significativamente menores que en los diploides, aunque en estos últimos también decreció, esto es, se observó una atrofia muscular. El decremento en número de fibras entre Jun-09 y Ago-09 para ambas ploidías se asoció con: (a) condiciones ambientales adversas en Ago-09 cuando la temperatura incrementó a 28.9 ºC y la disponibilidad de alimento decreció a menos de 0.49 mg clorofilaa m-3, (b) el desove de los diploides, y (c) el mes en el cual la expresión de la MSTN incrementó y fue la más alta irrespectivo de la ploidía. Por otro lado, y contrariamente a lo esperado dada la atrofia muscular observada en Ago-09, al evaluar por técnicas histoquímicas los carbohidratos en músculo, estos mostraron un incremento significativo entre Jun-09 y Ago-09 en ambas ploidías. Lo anterior, así como los resultados de la evaluación de la expresión de la MSTN entre tejidos, realizada únicamente durante este último mes, la cual indicó que el gen de la miostatina se expresó diferencialmente entre diploides y triploides en glándula digestiva y gónada adicionalmente al músculo aductor, con una mayor expresión en diploides que triploides, permite concluir que adicionalmente al papel del gen de la miostatina como regulador negativo del crecimiento muscular, este gen participa posiblemente en la regulación de vías metabólicas en músculo, así como también en otros tejidos. Los resultados obtenidos en este trabajo pueden tener aplicaciones futuras inmediatas en la selección al utilizar la expresión diferencial del gen de la miostatina entre individuos como un marcador genético asociado directamente al fenotipo ‘peso de músculo aductor’.