Caracterización de dos genes que codifican para proteínas con dominios trefoil (TFF) y ShK en el hidrozoario Hydractinia symbiolongicarpus

Abstract

La reparación rápida y eficiente de epitelios después de un daño tisular es un proceso de gran importancia en el mantenimiento de la integridad y homeostasis de los organismos multicelulares. Esto es particularmente cierto para los metazoos basales que dependen en gran medida de la barrera natural proporcionada por los epitelios para protegerse de amenazas externas. Dado que no se sabe mucho acerca de los mecanismos de reparación epitelial en este tipo de animales, ni del balance de estos procesos con la respuesta inmune, en este trabajo se identificaron y caracterizaron dos genes a partir de una librería de cDNA del cnidario Hydractinia symbiolongicarpus que codifican proteínas con estructura de dominios característica de factores trefoil (TFF). En mamíferos y anfibios, los TFF participan en varios procesos de reparación epitelial. Uno de los genes encontrados (hysyTFF) codifica una proteína con cuatro dominios trefoil en tándem, mientras que el otro (TFF-ShK) codifica una proteína con un dominio trefoil entre dos dominios ShK. El dominio ShK fue observado por primera vez en toxinas de cnidarios que inhiben canales de potasio dependientes de voltaje, y se ha encontrado en varias proteínas relacionadas con el sistema inmune y remodelación de tejidos. Los dos genes fueron secuenciados en su totalidad a partir de cDNA y se hizo un análisis de sus perfiles de expresión después de un daño epitelial mecánico y un reto inmune bacteriano usando RT-qPCR. Además, se caracterizó la localización de la expresión de la proteína por medio de un ensayo de inmunofluorescencia en el animal completo, y se hicieron análisis filogenéticos con el fin de conocer la historia evolutiva del dominio. Nuestros resultados sugieren que al menos uno de los genes candidatos (hysyTFF) juega un papel importante en la inducción de la reparación epitelial en H. symbiolongicarpus, dado su perfil de expresión y su localización en el moco del individuo. El segundo candidato (TFF-ShK), por otra parte, parece estar involucrado en procesos del sistema inmune innato del cnidario como respuesta a cambios en la composición o concentración de la flora bacteriana circundante. Posteriores trabajos sobre estos genes, podrían proporcionarnos un mejor entendimiento de procesos de reparación e inmunidad innata en diferentes grupos de metazoos.

Abstract. Rapid and efficient repair of epithelia following tissue damage is a fundamental process in the preservation of integrity and homeostasis of multicellular organisms. This is particularly true for basal metazoans that depend primarily on the epithelia and mucose natural barrier to protect themselves from external threats. Not much is known about the mechanisms underlying epithelial repair in basal metazoans, or about the relationship between these processes and the immune response. Here we identified and characterized two genes from a cDNA library in the cnidarian Hydractinia symbiolongicarpus apparently homologous to epithelial repair genes in mammals and amphibians called trefoil factors (TFF). One of the genes (hysyTFF) was predicted to encode a protein with four tandemly-repeated trefoil domains, while the other (TFF-ShK) was predicted to encode a protein with a trefoil domain between two ShK domains. The latter domain was first observed in cnidarian toxins inhibiting voltage-dependent K+ channels and has later been found in several proteins related to the immune system and tissue remodeling. The two genes were sequenced from cDNA, and their expression profiles after an epithelial damage and a bacterial immune challenge were analyzed using RT-qPCR. Furthermore, the localization of the protein was identified using a whole-mount immunofluorescence assay, and phylogenetic analyses of the evolutionary history of the trefoil domain were performed. Results suggest that at least one of the candidates (hysyTFF) plays an important part in the induction of epithelial repair in H. symbiolongicarpus, given its expression profile and the localization in the mucus of the organism. On the other hand, the other candidate (TFF-ShK) may be involved in the innate immune response of the cnidarian to changes in the composition or concentration of the bacterial flora that surrounds it. Further research of these genes will be useful in our understanding of the, so called, innate immune system in basal metazoans.