Resumen
Los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA,¿C20), como el ácido araquidónico (ARA), el ácido eicosapentaenoico (EPA) y el ácido docosahexaenoico (DHA), son nutrientes esenciales en numerosos procesos biológicos animales y proporcionan beneficios para la salud humana, especialmente los ¿3 LC-PUFA (EPA y DHA). La reducción de su contenido en productos de acuicultura, debido al uso creciente de ingredientes no marinos en los piensos, ha impulsado la búsqueda de fuentes alternativas. Los invertebrados acuáticos destacan como candidatos prometedores, ya que varias líneas evolutivas son capaces de biosintetizar de novo PUFAs y LC-PUFAs. Entre ellos, el poliqueto Platynereis dumerilii ha emergido como modelo idóneo, al contar con enzimas desaturasas tipo methyl-end.
El objetivo general de esta tesis fue comprender los mecanismos de biosíntesis de LC-PUFAs en poliquetos, con especial atención a P. dumerilii. Para ello, se abordaron cuatro objetivos específicos: (1) caracterizar el repertorio, las funciones enzimáticas y la evolución de las front-end desaturases; (2) analizar las elongasas (Elovl) implicadas en la síntesis de LC-PUFAs; (3) desarrollar estrategias de disrupción génica mediante CRISPR-Cas9 y evaluar la inhibición química de desaturasas; y (4) estudiar los efectos de la temperatura sobre la composición de ácidos grasos y el lipidoma polar.
Los resultados muestran que P. dumerilii posee la capacidad completa para la biosíntesis de novo de ARA y EPA, pero no de DHA. Se identificaron tres front-end desaturases (Fed1, Fed2 y Fed3), de las cuales Fed1 (actividad ¿5) y Fed2 (actividad ¿6 y ¿8) cubren todas las reacciones necesarias para la síntesis de LC-PUFAs a partir de precursores C18. Además, se caracterizaron cuatro elongasas (Elovl2/5, Elovl4 (dos genes) y Elovl1/7), con patrones de expresión y afinidades de sustrato complementarias. Destaca una Elovl4 de longitud inusualmente grande, con un dominio KH único en animales y expresión en fotorreceptores, lo que sugiere un papel en la visión.
Mediante un sistema de expresión heteróloga en levaduras se validó la actividad de las enzimas, aunque con limitaciones para inferir funciones in vivo. Por ello, se desarrollaron sgRNAs para seis genes clave de la biosíntesis de LC-PUFAs. Ensayos de microinyección revelaron alta eficiencia mutagénica para elovl2/5 en larvas, aunque no se obtuvieron mutantes viables en estadios juveniles, lo que sugiere la importancia esencial de esta enzima. Como aproximación alternativa, se probó el inhibidor CP-24879, que redujo significativamente la actividad de tres desaturasas, si bien su baja especificidad limita su uso para estudios funcionales dirigidos.
Respecto a la respuesta a la temperatura, se observaron cambios significativos en la composición de ácidos grasos y lípidos polares. A 25 °C aumentaron los ácidos grasos saturados y los ¿6 LC-PUFAs, mientras que a 15 °C se incrementaron lisofosfolípidos, cardiolipinas, ceramidas y fosfatidiletanolaminas (PE), con un aumento relativo de PE frente a PC. Estos patrones reflejan mecanismos de adaptación homeoviscosa, mediante los cuales P. dumerilii ajusta la fluidez de sus membranas bajo condiciones térmicas variables.
En conjunto, esta tesis aporta conocimiento sobre la capacidad biosintética de LC-PUFAs en P. dumerilii, valida aproximaciones experimentales para el estudio funcional de genes clave, y desvela mecanismos lipidómicos asociados a la adaptación a la temperatura. Estos hallazgos refuerzan el potencial de los poliquetos como recurso alternativo en la producción sostenible de LC-PUFAs y ofrecen una base para futuras investigaciones en biología adaptativa y acuicultura.
