Biotecnologia Aplicada Elfos Scientiae ISSN: 0684-4551 Vol. 13, Num. 1, 1996

Efecto del medio ambiente sobre el desarrollo y reprogramacion de la expresion genica en peces

Manuel Krauskopf, Jaime Figueroa, Gudrun Kausel, Alfredo Molina y Maria Ines Vera

Instituto de Bioquimica, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile.

Code Number:BA96024
Size of Files:
    Text:5.2K
    No associated graphics files

Los mecanismos que permiten que los peces euritermales compensen las variaciones estacionales, constituyen un factor de relevancia para el manejo eficiente de la industria acuicola. El cultivo de peces, en regiones que exhiben largas fases con alternancias sustantivas en la temperatura y fotoperiodo, demanda el conocimiento de los aspectos moleculares que conforman las respuestas adaptativas. En particular, porque durante la estacion fria los peces disminuyen notablemente la velocidad de crecimiento.

Para aproximar el estudio de los mecanismos que determinan el proceso de aclimatizacion hemos estudiado al pez Cyprinus carpio. En consonancia con nuestra hipotesis de trabajo que sostiene que la aclimatizacion del ectotermo se conforma a traves de una reprogramacion coordinada que compromete conmutaciones en la expresion genica, hemos observado que en efecto, existen diferencias notables en la expresion de genes nucleolares, situacion que representa la disminucion de la biogenesis de ribosomas y la consecuente caida de la sintesis proteica en invierno. Complementariamente, se han detectado cambios cuantitativos y cualitativos en la biosintesis de proteinas que acontece en el higado de la carpa. Por otra parte, las caracteristicas fenotipicas asociadas a reprogramacion de la expresion genica en distintos tejidos de la carpa, se revierten cuando se administra insulina a peces aclimatizados a invierno.

Parece apropiado concebir que los sistemas especializados del ectotermo euritermal no se compensan independientemente frente a la modificacion de la temperatura ambiental, sino que configuran una respuesta global de ajuste a las condiciones de verano o invierno. En consecuencia postulamos que el proceso implica integracion sensorial directa o indirecta a traves del eje hipotalamo hipofisiario, desde donde se generarian 'mandatos moleculares' para enfrentar la coordinacion de la respuesta al estimulo ambiental.

En este contexto estudiamos la expresion del gen de prolactina en hipofisis de carpas aclimatizadas a invierno y verano. El contenido de prolactina se determino por inmunocitoquimica utilizando un anticuerpo especifico preparado con un conjugado peptidico que contenia una secuencia de 15 aminoacidos de la estructura primaria de prolactina de carpa. La transcripcion se evaluo con una sonda que contenia la secuencia de los nucleotidos 2041-2064 del exon V del gen de prolactina de carpa. La hibridacion in situ revelo, en verano, una notoria transcripcion de prolactina. En cambio durante el invierno, la transcripcion era escasamente visible. Concurrententemente la inmunocitoquimica distinguio, en la rostral pars distalis de pituitarias de carpas aclimatizadas a verano, un elevado contenido de la hormona. De modo contrario, en invierno, las celulas de la rostral pars distalis exhibian un nivel de hormona muy bajo. Experimentos de aclimatacion sugieren que la regulacion de la expresion genica de prolactina, si bien parece estar mas determinada por el cambio de temperatura, esta tambien afectada por el fotoperiodo.

La expresion de prolactina, como la de hormona de crecimiento y somatolactina en teleosteos, parecen estar moduladas por un factor de transcripcion, el factor Pit-1, miembro de la familia POU implicada en el control del desarrollo en mamiferos. En efecto, Pit-1 esta presente en peces y podria ser determinante en la expresion de hormonas comprometidas en la articulacion molecular de la respuesta compensatoria a cambios ambientales.

Para estudiar Pit-1 de carpa se eligieron dos oligonucleotidos contenidos en una localizacion altamente conservada del dominio POU. Por amplificacion por PCR se genero una sonda de 93 pb que en una hibridacion en Northern blot, reconocio especificamente bandas de RNA proveniente de hipofisis de carpa de verano. Esta sonda se utilizo para rastrear una biblioteca genomica de carpa y otra, de cDNA de hipofisis de carpa. Existen varios recombinantes que parecen contener las secuencias de Pit-1. En particular, un recombinante proveniente de la biblioteca genomica.

La obtencion de genes de Pit-1 permite el estudio de su transcripcion durante el proceso de aclimatizacion y comprender su modo de regulacion. De este modo, ampliamos el conocimiento existente sobre el sistema de transduccion de las senales fisicas del ambiente a una cascada molecular que responde articuladamente y que afecta el desarrollo de peces de interes comercial. (Financiado por Grants FONDECYT 1940845 e ICGEB GE/GLO/90/004, DID UACH 1330-2-09).

Copyright 1996 Elfos Scientiae