As Adaptações Plastidiais dos Dinoflagelados Kareniaceae

No mundo dos organismos minúsculos, alguns têm um jeito único de fazer fotossíntese usando estruturas celulares especiais chamadas Plastídios. Um grupo desses organismos, chamado Kareniaceae, tem características fascinantes quando se trata dos plastídios que possuem. Este artigo explora como os dinoflagelados Kareniaceae se adaptaram e mantiveram seus plastídios, que vêm de algas haptófitas, e como essas adaptações os ajudam a sobreviver e funcionar em seus ambientes.

#Tipos de Plastídios em Kareniaceae

Os dinoflagelados Kareniaceae apresentam uma variedade de plastídios. Alguns têm o tipo original de plastídio conhecido como plastídio peridínico, que é uma característica dos dinoflagelados. Outros podem adquirir plastídios temporários de suas fontes alimentares haptófitas. Por fim, algumas espécies têm plastídios estáveis que são completamente integrados a partir de algas haptófitas. Essa variedade nos tipos de plastídios sugere um processo contínuo onde um dinoflagelado pode substituir seu plastídio original por novos vindos de haptófitas para uma melhor fotossíntese.

Esses plastídios estáveis em certas espécies de Kareniaceae não têm restos de organelas de haptófitas, o que significa que dependem totalmente de seus dinoflagelados hospedeiros para obter as proteínas necessárias para seu funcionamento adequado. Os plastídios em haptófitas são envoltos por quatro membranas, exigindo um conjunto de estruturas específicas chamadas Translocons para importar as proteínas necessárias para que os plastídios funcionem.

#O Papel dos Translocons

Os translocons são essenciais para mover proteínas do núcleo da célula para os plastídios. Na família Kareniaceae, os pesquisadores investigaram quanto dessa maquinaria de importação de proteínas foi herdada de haptófitas e como isso ajuda na integração desses novos plastídios.

As membranas internas dos plastídios compartilham uma origem comum dos ancestrais dos organismos fotossintéticos. Em Kareniaceae, eles encontraram componentes chave do sistema de translocon que permitem que proteínas entrem nos plastídios. Eles criaram e analisaram dados de RNA-seq para estudar diferentes espécies de Karlodinium, Karenia e Takayama. A análise mostrou que componentes específicos desses translocons foram preservados em Kareniaceae e estavam intimamente relacionados aos encontrados em haptófitas.

No entanto, um componente chave do translocon, frequentemente encontrado em haptófitas, chamado Toc75, estava ausente em Kareniaceae. Apesar disso, outros componentes como Tic22 foram encontrados e agrupados com versões de haptófitas, reforçando a ideia de que alguns sistemas de importação de proteínas de haptófitas foram mantidos nesses dinoflagelados.

#SELMA: Um Sistema Especial de Transporte de Proteínas

Outro sistema crítico para o transporte de proteínas é chamado SELMA, que é baseado em uma maquinaria que normalmente ajuda a remover proteínas defeituosas do retículo endoplasmático da célula. Os pesquisadores propuseram que os componentes do SELMA foram reaproveitados para ajudar no movimento de proteínas para os plastídios.

A presença desse sistema SELMA é observada em alguns grupos de dinoflagelados, incluindo aqueles dentro de Kareniaceae. Os pesquisadores descobriram que certas proteínas SELMA, como Cdc48, Der1 e Uba1, foram herdadas de haptófitas, demonstrando que esses dinoflagelados ainda podem utilizar esse sistema de transporte inovador.

#A Estrutura dos Plastídios em Kareniaceae

Ao estudar a estrutura física dos plastídios de Kareniaceae, os cientistas usaram técnicas de imagem avançadas para ver quantas membranas cercavam esses plastídios. Os resultados mostraram que esses plastídios mantinham quatro membranas distintas, indicando que a integração dos plastídios derivados de haptófitas não resultou em membranas adicionais.

Essa descoberta é importante porque sugere que os translocons herdados de haptófitas foram suficientes para a importação de proteínas sem precisar de sistemas mais complexos.

#Mantendo uma Conexão com os Plastídios Ancestrais

Curiosamente, ao estudar os plastídios em Kareniaceae, os pesquisadores encontraram vestígios dos plastídios peridínicos ancestrais ao lado dos plastídios derivados de haptófitas. Essa coexistência sugere que ambos os tipos de plastídios ainda são funcionais dentro desses dinoflagelados. Ao analisar os materiais genéticos, ficou claro que os plastídios com peridínico careciam das proteínas SELMA, indicando que funcionam de maneira diferente em comparação com os plastídios derivados de haptófitas.

#Evolução Contínua dos Plastídios

Em algumas espécies de Kareniaceae, os pesquisadores encontraram exemplos de substituição de plastídios, o que significa que esses organismos podem absorver novos tipos de plastídios ao longo do tempo. Eles descobriram que os plastídios em Karlodinium armiger e Takayama helix estão mais intimamente relacionados a diferentes espécies de haptófitas do que a outras espécies dentro de seus próprios grupos. Isso indica um ciclo contínuo de aquisição de plastídios e compartilhamento de genes entre organismos intimamente relacionados.

Enquanto algumas espécies retiveram os genes necessários para seus novos plastídios, outras perderam seu sistema SELMA, o que pode sugerir que voltaram a uma forma mais simples de plastídio semelhante aos de seus ancestrais.

#Plastídios Temporários e Transferência Horizontal de Genes

Uma espécie, o dinoflagelado do Mar de Ross, é única porque não tem plastídios estáveis derivados de haptófitas. Em vez disso, mantém plastídios temporários que captura de suas fontes alimentares haptófitas. Embora alguns genes de haptófitas tenham sido encontrados em seu material genético, os pesquisadores observaram que não havia expressão de proteínas SELMA ou translocon essenciais. Isso destaca que a importação de proteínas neste caso depende unicamente das proteínas adquiridas quando o dinoflagelado captura sua presa.

#Observações em Outros Dinoflagelados

Um grupo diferente de dinoflagelados, os Kryptoperidiniaceae, também mantém plastídios alternativos, mas de diatomáceas. Distintamente, esses dinoflagelados têm uma membrana adicional ao redor de seus plastídios, resultando em uma quinta membrana mais externa. Curiosamente, o direcionamento de proteínas para esses plastídios não parece estar estabelecido, já que dependem do núcleo de suas diatomáceas para codificar as proteínas necessárias. Os pesquisadores notaram que esses dinoflagelados também herdaram sistemas adicionais de controle de qualidade de proteínas de seus parceiros diatomáceos.

#Conclusão

O estudo dos dinoflagelados Kareniaceae oferece perspectivas interessantes sobre como diferentes tipos de plastídios podem coexistir e funcionar dentro de um único organismo. Eles conseguiram manter e utilizar os componentes necessários para o transporte de proteínas de suas origens haptófitas enquanto também retinham aspectos de seus plastídios ancestrais.

A ciclagem e substituição contínuas de plastídios, como visto em várias espécies, ressaltam a natureza dinâmica dessas adaptações e o potencial para evolução contínua. Em resumo, as descobertas destacam uma capacidade notável desses organismos de adaptar seus processos fotossintéticos ao longo do tempo, ilustrando as complexidades dentro do intrincado mundo dos microrganismos marinhos e suas organelas.