Gracias por visitar nature.com.Está utilizando una versión de navegador con soporte limitado para CSS.Para obtener la mejor experiencia, le recomendamos que utilice un navegador más actualizado (o desactive el modo de compatibilidad en Internet Explorer).Mientras tanto, para garantizar un soporte continuo, mostramos el sitio sin estilos ni JavaScript.Carrusel con tres diapositivas mostradas a la vez.Use los botones Anterior y Siguiente para navegar por tres diapositivas a la vez, o los botones de puntos de diapositivas al final para saltar tres diapositivas a la vez.C. Vega-Retter, N. Rojas-Hernández, … D. VélizZhicai Ella, Li Li, … Guofan ZhangAntoine Hoguin, Achal Rastogi, … Leila TirichineMaría I. Cádiz, María E. López, … José M. YáñezMarelize Snyman, Trung V. Huynh, … Sen XuDido Carrero, José G. Pérez-Silva, … Carlos López-OtínShengyong Xu, Linlin Zhao, … Tianxiang GaoAijun Ma, Zhihui Huang, … Xiaoli GuoGabriel E. Rech, Santiago Radio, … Josefa GonzálezBiología de las comunicaciones volumen 6, Número de artículo: 5 (2023) Citar este artículoLos roles de las mutaciones sinónimas para adaptarse a ambientes térmicos estresantes son de interés biológico y ecológico fundamental, pero no se conocen bien.Para estudiar si las mutaciones sinónimas influyen en la adaptación térmica en microhábitats específicos, se lleva a cabo un análisis de asociación genotipo-fenotipo de todo el genoma en los mejillones negros Mytilisepta virgata.Una mutación sinónima de la peptidasa 15 específica de ubiquitina (MvUSP15) está significativamente asociada con el límite térmico superior fisiológico.Los individuos que portan el genotipo GG (el tipo G) en el locus mutante poseen una tolerancia al calor significativamente menor en comparación con los individuos que portan los genotipos GA y AA (el tipo A).Cuando se calienta a una temperatura subletal, el tipo G exhibe mayores variaciones interindividuales en la expresión de MvUSP15, especialmente para los mejillones en los microhábitats expuestos al sol.En conjunto, una mutación sinónima en MvUSP15 puede afectar el perfil de expresión génica e interactuar con la heterogeneidad del microhábitat para influir en la resistencia térmica.Este estudio integrador arroja luz sobre la importancia ecológica de las mutaciones sinónimas adaptativas como un amortiguador genético subestimado contra el estrés por calor y enfatiza la importancia de los estudios integradores a escala de microhábitat para evaluar y predecir los impactos del cambio climático.Comprender la capacidad de las poblaciones naturales para adaptarse a ambientes térmicos cambiantes es de interés clave en los estudios de cambio global.Durante mucho tiempo, las variaciones genéticas se han considerado el componente más importante de la evolución adaptativa de las especies1,2.A la luz del cambio climático, cada vez más estudios de adaptación térmica demuestran que ciertas variaciones genéticas facilitan la combinación de las capacidades tolerantes de las especies con las condiciones de calentamiento en sus hábitats inmediatos3,4.Para la mayoría de las especies con capacidades de dispersión limitadas, existe la necesidad de contrarrestar el estrés de las condiciones de calentamiento dentro del sitio si se quiere evitar la extinción local;la adaptación resultante del polimorfismo genético puede desempeñar un papel importante como amortiguador inicial5,6.Al investigar los efectos adaptativos de los factores genéticos, a menudo se encuentra que estos factores tienen interacciones con la heterogeneidad ambiental y generan una influencia conjunta en la evolución adaptativa7,8.Además, la importancia de la variabilidad a escala fina tanto en factores abióticos como bióticos se destaca cada vez más en los estudios ecológicos sobre adaptación térmica9.Sin embargo, los estudios exhaustivos que miden las influencias interactivas entre las variaciones genéticas adaptativas y los ambientes térmicos a escala fina sobre la adaptación a ciertos microhábitats siguen siendo escasos.Dichos estudios deben desarrollarse para evaluar y predecir la resistencia o vulnerabilidad de las especies en respuesta a las condiciones de calentamiento provocadas por el hombre.Las mutaciones sinónimas pueden ser un impulsor subestimado para la adaptación a las condiciones térmicas dentro del sitio.Esta clase de variaciones genéticas a menudo se describe como mutaciones en la dinámica evolutiva, pero aún pueden influir en los rasgos fenotípicos10.Como este tipo de mutación conduce a la no alteración en la secuencia de aminoácidos de la proteína codificada, los mecanismos por los cuales las mutaciones sinónimas confieren efectos biológicos son presumiblemente a través de cambios en múltiples etapas para la expresión génica in vivo, incluido el proceso transcripcional11, el plegamiento del ARNm, y decaimiento12,13, y traducción de proteínas14.Además, se han realizado estudios que proporcionan evidencia directa que demuestra que las mutaciones sinónimas en ciertas regiones genéticas pueden tener efectos en la aptitud y contribuir a las respuestas adaptativas15.Bailey et al.informaron dos mutaciones sinónimas que surgieron de forma independiente que podrían inducir una regulación positiva de la expresión génica que tuvo fuertes efectos beneficiosos en la aptitud física y podrían impulsar la evolución adaptativa en una población bacteriana de laboratorio16.Agashe et al.encontró que algunas mutaciones sinónimas beneficiosas de gran efecto tuvieron impactos positivos consistentes durante la evolución de laboratorio, lo que demuestra que estas mutaciones pueden mediar en una adaptación rápida.Sin embargo, los efectos de estas mutaciones dependían del contexto de la secuencia local17.Aunque se ha confirmado la importancia de las mutaciones sinónimas adaptativas y se ha especulado que son comunes en las poblaciones naturales, queda la pregunta de si estas mutaciones tienen efectos ecológicamente importantes relacionados con la adaptación térmica.Cuando se someten a un estrés térmico extremo, los individuos que portan mutaciones sinónimas adaptativas asociadas con la tolerancia térmica pueden poseer una mayor aptitud física18.Si bien tienen una importancia potencialmente amplia, los efectos adaptativos de las mutaciones sinónimas siguen estando poco estudiados.Se requiere mucho más trabajo para determinar cómo las mutaciones sinónimas afectan la forma en que las especies responden al estrés por calor dentro de los hábitats y cuál es el papel general de estas mutaciones en el contexto de la base genética de la adaptación térmica.Estudios prometedores sobre cómo las variaciones a pequeña escala en las condiciones del hábitat influyen en la adaptación térmica bajo la presión del cambio global han utilizado especies de zonas intermareales19,20, donde se encuentra una heterogeneidad ambiental extrema en escalas espaciales y temporales pequeñas21.Por ejemplo, se ha demostrado que en los ecosistemas intermareales, las variaciones térmicas entre los microhábitats generalmente pueden alcanzar o incluso superar las diferencias encontradas en escalas geográficas mucho más grandes, como las variaciones de latitudes22.Sin embargo, esta alta heterogeneidad de las condiciones del hábitat a escala de microhábitat plantea serios desafíos para la supervivencia de los animales ectotérmicos intermareales, que tienen que desarrollar variaciones adaptativas en todos los niveles de organización biológica, que van desde la estructura genética23 hasta las respuestas fisiológicas24,25 y los modos de comportamiento26 ,27 para maximizar su aptitud en microhábitats específicos.Por esta razón, los ectotermos intermareales con sus características de adaptación térmica se consideran un sistema modelo para dilucidar los mecanismos que proporcionan a las especies diferentes capacidades de adaptación al estrés por calor28.Entre estos animales, el mejillón negro Mytilisepta virgata (Wiegmann, 1837), una especie nativa del Indo-Pacífico occidental ampliamente distribuida, puede servir como especie modelo para investigar rasgos adaptativos a pequeña escala.Se ha informado que cuando se experimentan altas temperaturas en verano, diferentes microhábitats presentan niveles muy diferentes de estrés por calor.Por lo tanto, mientras que M. virgata puede estar segura en microhábitats sombreados que sirven como refugios térmicos con temperaturas benignas, los individuos que habitan los microhábitats expuestos al sol viven cerca de sus límites térmicos y tienen que soportar un estrés por calor subletal a largo plazo en el verano24.Se conjetura que las variaciones genéticas adaptativas son críticas para su supervivencia bajo el calentamiento4.Por lo tanto, la investigación de la diferenciación específica de microhábitat en la adaptación genética de M. virgata puede proporcionar información sobre la adaptación genética a escala fina al estrés térmico.En el presente estudio se abordaron dos hipótesis: (1) las mutaciones sinónimas adaptativas están estrechamente relacionadas con la tolerancia al calor del mejillón y (2) estas mutaciones sinónimas interactúan con la heterogeneidad térmica a escala fina para proporcionar una adaptación térmica específica del microhábitat.Para abordar estas hipótesis, primero obtuvimos un conjunto de datos de temperatura a escala fina durante los experimentos de campo para dilucidar la variación térmica entre los microhábitats.A continuación, empleamos el análisis de asociación fenotipo-genotipo para encontrar mutaciones adaptativas relacionadas con la tolerancia térmica y luego realizamos experimentos para evaluar los impactos de la mutación sinónima en la expresión génica.En apoyo de nuestras predicciones, encontramos que la mutación sinónima puede afectar la tolerancia térmica de M. virgata al cambiar los niveles de expresión de genes relacionados e identificamos la correlación entre los impactos genéticos y la heterogeneidad del microhábitat.Nuestros resultados respaldan la conjetura de que las mutaciones sinónimas son cruciales para sobrevivir a las heterogeneidades en ambientes térmicos y deben tenerse en cuenta al evaluar y predecir los impactos del cambio climático.Hubo diferencias significativas en las temperaturas operativas en verano entre los microhábitats expuestos al sol y sombreados donde se desplegaron dos iButtons registradores de datos (prueba pareada de Mann-Whitney, V = 586862, valor de p < 0,05).Para estimar el nivel de estrés térmico dentro de los hábitats, se calculó el percentil 99 de todas las temperaturas registradas en cada mes (T99) y la temperatura máxima diaria promedio (ADM) durante el mes.El T99 fue la temperatura mensual más alta que es probable que experimenten los mejillones y se usó como una medida de estrés térmico "agudo" en cada mes, mientras que ADM se consideró como una medida de exposición "crónica" a altas temperaturas20.Durante los meses de verano, incluidos julio y agosto de 2020, tanto el T99 como el ADM en los microhábitats expuestos al sol fueron más altos que los de los microhábitats sombreados.El valor de T99 en el microhábitat expuesto al sol fue de 42,13 °C, mientras que en el microhábitat de sombra el valor fue de 34,30 °C.El valor de ADM en el microhábitat expuesto al sol fue de 35,13 °C, mientras que en los microhábitats sombreados fue de 31,33 °C (Fig. 1a y Datos complementarios 1).a Diagrama de frecuencia de temperatura operativa in situ de los microhábitats expuestos al sol y a la sombra en julio y agosto de 2020. b La moralidad observada de los individuos de M. virgata en los microhábitats expuestos al sol y a la sombra.De acuerdo con estas diferencias relacionadas con el sitio en los indicadores de estrés térmico, se observó una mayor mortalidad en los microhábitats expuestos al sol que en los microhábitats sombreados (Fig. 1 complementaria) (prueba de Mann-Whitney, W = 9, valor de p = 0.032).Las tasas de mortalidad en tres microhábitats separados expuestos al sol fueron 28,74, 0,56 y 20,26%, mientras que no se produjeron muertes en los microhábitats sombreados (Fig. 1b).Para aclarar el papel de las diferencias genéticas entre los individuos en el establecimiento de la tolerancia térmica superior, se realizó un análisis de mapeo de asociación de todo el genoma.Se obtuvo un total de 24 703 SNP y se usó para el análisis de asociación genotipo-fenotipo, y el ABT, el límite térmico subletal indicado por el rendimiento cardíaco, se usó como un rasgo fenotípico térmicamente sensible.Una mutación sinónima en el séptimo exón de MvUSP15 se asoció significativamente con el ABT de M. virgata (1881663_28, valor de p corregido por control genómico = 8.13e−6) (Fig. 2a).También encontramos que había cuatro sitios mutantes dentro de la región genómica del gen MvUSP15;estos fueron, el locus 1881663_64 en el séptimo exón de MvUSP15, los loci 1881700_56, 1881700_132 y 1881700_150 en el intrón de MvUSP15.Sin embargo, los loci 1881663_64, 1881700_56 y 1881700_132 se eliminaron mediante filtrado SNP y, por lo tanto, no se incluyeron en el análisis de asociación.El sitio restante 1881700_150 no mostró una correlación significativa con la tolerancia al calor (valor de p corregido por control genómico = 0,4578).Además, esta mutación sinónima no se localizó en algún otro elemento de la secuencia que se superpusiera con la secuencia codificante de MvUSP15, ya que no había genes superpuestos con MvUSP15 dentro de sus regiones genómicas.Por lo tanto, nos centramos principalmente en los efectos de esta mutación sinónima en la expresión de MvUSP15 en este estudio.un análisis de mapeo de asociación de todo el genoma entre el genotipo de M. virgata y la tolerancia térmica del rendimiento cardíaco (ABT).Se aplicó el diagrama de Manhattan para mostrar la significación estadística de los SNP en el estudio de asociación del genoma completo.Cada punto representa un SNP.El valor de P corregido por control genómico para cada asociación de SNP se mostró en el eje y.Un locus 1881663_28, ubicado en el séptimo exón del gen USP15, tenía un valor de p corregido por debajo de 1e-5.b Los diagramas de secuencia de individuos de tipo G (genotipo GG en el locus 1881663_28) y tipo A (genotipo GA / AA).c La densidad de probabilidad y el diagrama de dispersión por tolerancia al calor de M. virgata.Cada punto representa el ABT de un individuo con un genotipo tipo G (rojo) o tipo A (azul).d Las variaciones estacionales en las proporciones de individuos de tipo G (rojo) y tipo A (azul) en abril (abril), agosto (agosto) y diciembre (diciembre).El sitio de mutación 1881663_28 se atribuye a la transición de G a A en el locus, lo que conduce a una alteración en el uso del codón de serina de UCG a UCA.Dependiendo de los alelos portados, los mejillones se dividieron en tipo G (mejillones con genotipo GG homocigoto) y tipo A (mejillones con genotipo AA homocigoto y genotipo GA heterocigoto) (Fig. 2b).La ABT media del tipo A (44,34 ± 0,99 °C, media ± sd) fue significativamente mayor que la del tipo G (42,29 ± 1,10 °C, media ± sd) (prueba t de dos muestras, t = 6,0268, gl = 20,80, p < 0,01) (fig. 2c).Aparte del locus 1881663_28, otros tres sitios mostraron una correlación significativa con la tolerancia al calor de los mejillones;estos fueron, el locus 2020699_47 en el pseudocromosoma 13 (valor de p corregido por control genómico = 1.55e−5), 1652060_107 en el pseudocromosoma 11 (valor de p corregido por control genómico = 7.699e−5), y 1796187_33 en pseudo- cromosoma 12 (valor de p corregido por control genómico = 7.278e−5).Sin embargo, estos loci se ubicaron en los intrones de genes cuyas funciones no pudieron determinarse en función de los archivos de anotación del genoma y los resultados de BLAST.No se encontró una fuerte relación de desequilibrio de ligamiento entre el locus mutante sinónimo 1881663_28 y el locus 1796187_33 (D′ = 0.2772, r2 = 0.033).Existía una fluctuación estacional dramática en la frecuencia del genotipo en el locus 1881663_28.Las proporciones de mejillones tipo A fueron de 5,00% en abril, aumentaron a 52,38% en agosto y bajaron a 10,53% en diciembre (Fig. 2d).Los resultados de ANOVA de dos vías mostraron que el mes de muestreo y el genotipo podrían afectar significativamente el ABT y ninguna interacción significativa entre el mes de muestreo y el genotipo (Tabla complementaria 1).Los mejillones utilizados en el análisis de asociación se dividieron en cuatro grupos mediante un análisis de conglomerados de dos pasos (Tabla 1), en el que se determinaron el genotipo (tipo G o A) y el mes de muestreo (abril, agosto y diciembre). se establecieron como variables categóricas, mientras que las ABT de mejillones se establecieron como variables continuas.Hubo diferencias significativas en ABT entre estos cuatro grupos (análisis ANOVA unidireccional, SS = 68,01, df = 3, F = 43,74, valor de p < 0,05).Los resultados de la comparación múltiple entre cuatro grupos se enumeraron en la Tabla complementaria 2.MvUSP15 era un gen de copia única ubicado en el cromosoma 12 de M. virgata (Fig. 2 complementaria).Este gen con 21 exones abarcó ~39 kb de ADN genómico, en el que la región CDS de longitud completa tenía una longitud de 2772 pb y codificaba una proteína de 923 aminoácidos con una masa molecular estimada de 106,3 kDa y un punto isoeléctrico de 5,29 (Suplementario Fig. 3).Los resultados del análisis sobre el sesgo de uso de codones demostraron que UCA era un codón de serina usado con más frecuencia (valor de RSCU = 1,3) que UCG (valor de RSCU = 0,3) en MvUSP15 con respecto a la diferenciación del uso de codones sinónimos (Fig. 3a).a El uso de codones en MvUSP15.Se listaron los valores RSCU del codón usado.Los valores del codón UCA y UCG fueron 1,3 y 0,3, respectivamente.b Árbol filogenético basado en la secuencia de aminoácidos USP15 deducida.El árbol filogenético se construyó mediante análisis evolutivo bayesiano.Los valores numéricos en las ramas representan el tiempo de diferenciación escalado.Esas ramas con fondo azul claro representan especies de Lophotrochozoan.Se mostraron diferentes arquitecturas de motivos en diferentes colores.El análisis de la proteína MvUSP15 se realizó utilizando la secuencia de aminoácidos deducida del CDS de MvUSP15 verificado.El análisis de las arquitecturas de dominio mostró que la proteína MvUSP15 consistía en un DUSP (dominio presente en proteasas específicas de ubiquitina) que era uno de los subdominios específicos de las enzimas desubiquitinantes (DUB), un dominio similar a la ubiquitina (UBL) que podía encontrarse en varios hidrolasas carboxilo-terminales de ubiquitina y un dominio catalítico carboxi-terminal largo29 (Tabla complementaria 3).Se construyó un árbol filogenético con secuencias de aminoácidos de la proteína que codifica MvUSP15 y la proteína USP15 en otros organismos (Fig. 3b y Datos complementarios 2), utilizando datos descargados de las bases de datos Refseq (https://www.ncbi.nlm.nih. gov/refseq/).Estas proteínas de especies a través de los taxones en Bilateria compartieron varios motivos de secuencia conservados (Fig. 3b) y dominios (Fig. 4 complementaria), lo que indica un alto grado de conservación.Además, las secuencias USP15 de especies de Lophotrochozoan, incluido el mejillón Mytilus edulis, la vieira Mizuhopecten yessoensis, el caracol terrestre Candidula unifasciata, la babosa marina Plakobranchus ocellatus, el caracol de agua dulce Pomacea canaliculate, Capitella teleta (Annelida) y Lingula anatine (Brachiopoda) , estaban agrupados y eran diferentes de los otros dos clados principales de animales bilaterales, a saber, Arthropoda y Chordata, lo que indica que USP15 surgió antes de lo informado previamente30.El ARNm con G en el sitio mutante sinónimo tenía un ΔGfold más bajo (mayor estabilidad) en comparación con el ARNm con A en ese sitio a la mayoría de las temperaturas (Fig. 5 complementaria).Con el aumento de la temperatura, los efectos de la mutación sinónima en ΔGfold difieren entre los ortólogos que contienen G y A son significativos (prueba pareada de Mann-Whitney, V = 1370,5, valor de p < 0,05), lo que indica que la única mutación sinónima influye en la estabilidad del ARNm .Los niveles de expresión de MvUSP15 en el grupo tratado térmicamente (53,96 ± 38,05, media ± sd) aumentaron significativamente en comparación con el grupo de control (42,77 ± 20,39, media ± sd) a 22 °C (prueba t de dos muestras, t = −1.7193, df = 49.381, valor de p <0.05) (Fig. 4 y Datos complementarios 3, 4).En el grupo tratado térmicamente, el nivel de expresión de MvUSP15 en mejillones de tipo G (56,55 ± 42,50, media ± DE) fue mayor que en los mejillones de tipo A (49,07 ± 27,91, media ± DE) pero no significativamente diferente (dos muestras). Prueba t, t = −0,9157, df = 69,539, valor de p = 0,1815).La desviación absoluta de los niveles de expresión de MvUSP15 en mejillones de tipo G (32,69 ± 26,74, media ± sd) fue significativamente mayor que en los mejillones de tipo A (23,74 ± 13,89, media ± sd) (prueba t de dos muestras, t = −1.9086, df = 72.99, valor de p < 0.05), lo que indica una mayor variación interindividual en los niveles de expresión de MvUSP15 del tipo G que experimenta estrés por calor al alcanzar una temperatura subletal (Fig. 6 complementaria).Los individuos en el grupo tratado térmicamente podrían dividirse en cinco grupos (Tabla 2) utilizando el análisis de grupos de dos pasos, en el que se establecieron el genotipo (tipo G o A) y el microhábitat (microhábitats expuestos al sol o sombreados). como variables categóricas, y los niveles de ARNm y los valores absolutos de las desviaciones se establecieron como variables continuas.Hubo diferencias significativas en los niveles de expresión del ARNm de MvUSP15 entre estos cinco grupos (análisis ANOVA unidireccional, SS = 54949, df = 4, F = 18,43, valor de p < 0,001).Los niveles de expresión del grupo 4, que contiene siete individuos de tipo G del microhábitat expuesto al sol, fueron significativamente más altos que los de los otros grupos (Tabla complementaria 4).Estos resultados indicaron que cuando experimentan estrés por calor, parte de los mejillones de tipo G de los microhábitats expuestos al sol podrían tener niveles de expresión más altos de MvUSP15.Diferentes colores representan diferentes genotipos.Cada triángulo y círculo representan el nivel relativo de ARNm de MvUSP15 de un individuo muestreado de microhábitats sombreados y microhábitats expuestos al sol, respectivamente.Una sola mutación genética tiene el poder de cambiar los rasgos fenotípicos al influir en el perfil de expresión de los genes relacionados18.En el presente estudio, se encontró que una mutación sinónima en MvUSP15 está asociada con una mayor resistencia térmica de M. virgata (como se indica al usar ABT como criterio de estrés subletal), lo que indica que esta variación genética es un rasgo hereditario importante que contribuye a la alta resistencia al calor de los mejillones.Nuestros resultados sugieren además que las mutaciones sinónimas adaptativas combinadas con la heterogeneidad térmica en los ambientes naturales pueden conducir a la supervivencia a altas temperaturas en verano.Por lo tanto, para evaluar y predecir los efectos de las altas temperaturas en la dinámica de la población frente al cambio climático, se debe considerar plenamente la adaptación genética y fisiológica a escala fina, incluidas las mutaciones sinónimas adaptativas que ocurren en ciertas regiones genéticas.La adaptación de las especies a entornos cambiantes puede beneficiarse del polimorfismo alelo dentro de las poblaciones2.Mientras que el mayor énfasis en las variantes alélicas se ha centrado en las proteínas con diferentes secuencias de aminoácidos de forma adaptativa, encontramos que los individuos de M. virgata con diferentes genotipos en el locus de mutación sinónimo 1881663_28 tenían capacidades divergentes de tolerancia térmica.Los mejillones de tipo A relativamente raros que llevan el alelo A tienen temperaturas subletales más altas que los de tipo G, y este resultado es consistente con estudios previos que revelan que las variaciones genéticas en algunos loci pueden atribuirse a los cambios en los fenotipos de tolerancia térmica31.Aquí, la mayor tolerancia térmica de los individuos tipo A condujo a una disminución en la frecuencia del alelo G de la población en agosto.Sin embargo, la frecuencia del alelo G aumentó nuevamente en diciembre y, por lo tanto, mostró una notable fluctuación estacional relacionada con la temperatura ambiente.Nuestro estudio anterior señaló la ocurrencia de cambios estacionales análogos en la frecuencia del genotipo en algunos loci asociados tolerantes al calor y la recuperación del genotipo sensible al calor relativo en la estación fría, como resultado de la selección balanceada4.Aunque M. virgata tiene un estilo de vida sésil en la etapa adulta y el componente genotípico dentro de una población no puede aleatorizarse por la migración de mejillones adultos, los invertebrados intermareales suelen ser estrategas r con altas tasas de reproducción y capacidades de dispersión de larvas32.Los heterocigotos termotolerantes (GA en el presente caso) que sufran estrés térmico durante el verano producirían descendencia con los tres genotipos, y la pérdida de homocigotos GG podría compensarse con la reintroducción durante la reproducción y el reclutamiento en la temporada reproductiva de septiembre a diciembre33.Estas larvas pelágicas recién producidas con diferentes genotipos se reclutarían al azar en diferentes microhábitats, en algunos de los cuales la pérdida de mejillones termorresistentes en el verano habría abierto un espacio de asentamiento.Tal proceso de reproducción y reclutamiento podría conducir a una composición genética equilibrada para la población de mejillones dentro del sitio.El trabajo futuro que involucre el genotipado a gran escala de la población de M. virgata para determinar si las frecuencias alélicas difieren entre adultos y juveniles sería útil para probar la hipótesis de que la selección equilibrada es el mecanismo de compensación para la fluctuación estacional de la frecuencia génica dentro de las poblaciones.También es necesario explorar más a fondo dos cuestiones estrechamente relacionadas para comprender mejor las historias evolutivas y la importancia funcional de los alelos A y G.En primer lugar, sería interesante averiguar qué alelo es el “mutante” y cuál es el estado ancestral.Esta información también podría proporcionar una base para predecir patrones futuros en la prevalencia de los alelos A y G.Por lo tanto, una segunda pregunta necesita un análisis más profundo.Esta pregunta se refiere a si el alelo A se convertirá en el alelo dominante dentro de la población si la presión de selección para la tolerancia al calor es una tendencia a largo plazo.Según los datos actualmente disponibles, la realidad parece ser la contraria.Por lo tanto, debido a la diferencia entre las frecuencias genotípicas de dos alelos y al hallazgo de que el alelo G es dominante dentro de una población en la mayoría de las estaciones, proponemos que el alelo G es el tipo salvaje mientras que el alelo A es el tipo mutante.El aumento de este alelo mutante dentro de la población puede deberse a la selección natural debido al estrés térmico, como sugiere nuestro hallazgo de que los mejillones con el alelo A podrían tener una ventaja selectiva cuando la población experimenta temperaturas extremadamente altas en verano.Sin embargo, además del estrés por calor, otros factores selectivamente importantes pueden afectar la composición de los genotipos, por ejemplo, el estrés por frío en invierno y los riesgos de competencia y depredación a los que se enfrenta M. virgata en su complejo entorno natural34,35.Las influencias de estos otros factores podrían contrarrestar los efectos beneficiosos de tolerancia al calor de esta mutación sinónima adaptativa y podrían ser la razón para impedir el proceso de sustitución gradual del alelo G por el alelo A. Sin embargo, los efectos positivos de esta mutación sinónima en las poblaciones de mejillones cuando son extremadamente Las altas temperaturas que se producen siguen siendo un elemento importante en la selección para la composición genética de la población.En particular, los individuos que poseen variantes alélicas que confieren una mejor tolerancia al calor podrían servir como "semillas" que transportan a una población a través de eventos térmicos extremos25 y permiten la resistencia al calor y la resiliencia a nivel de población.Las variaciones en los niveles de expresión de MvUSP15 encontradas en mejillones con diferentes genotipos pueden proporcionar pistas sobre el mecanismo de variación adaptativa en este locus.El perfil de expresión de MvUSP15 de los mejillones tipo G a 42 °C tiene mucha más variación interindividual que los mejillones tipo A;en comparación con los mejillones de tipo A, algunos individuos de tipo G habían aumentado drásticamente la expresión de MvUSP15 después del tratamiento térmico subletal.Se conjetura que esta alta expresión de MvUSP15 impide la vía protectora de la mitofagia in vivo contra el daño oxidativo inducido por temperaturas extremadamente altas.Esta disminución en la protección contra una de las consecuencias del estrés por calor, la interrupción de la homeostasis mitocondrial, podría ser parte de la causa de la resistencia al calor debilitada en los mejillones tipo G.La familia de proteínas USP15 está altamente conservada evolutivamente y participa en procesos celulares análogos en taxones divergentes.Una de las funciones fisiológicas celulares establecidas de USP15 es servir como un poderoso inhibidor de la vía de apoptosis mitocondrial mediada por PINK1/Parkin al antagonizar la ubiquitinación32, mientras que la mitofagia se activa para mantener la homeostasis celular bajo estrés abiótico o biótico36.Estudios previos relacionados con la fisiología térmica de los moluscos demostraron que los niveles elevados de especies reactivas de oxígeno (ROS) in vivo a menudo acompañan el aumento de la temperatura37, particularmente a una temperatura alrededor de la ABT38,39.Para aliviar el daño celular causado por el estrés oxidativo inducido por el calor, las vías de mitofagia que eliminan las mitocondrias dañadas son relevantes para las respuestas de tolerancia térmica en los moluscos40.En este contexto, se conjetura que MvUSP15 es una enzima reguladora crítica en las respuestas fisiológicas adaptativas de M. virgata.Por lo tanto, la expresión anormalmente regulada al alza de MvUSP15 en condiciones de alta temperatura tendrá efectos adversos en la ruta de apoptosis mitocondrial normal, cuya función es importante bajo estrés por calor.Por lo tanto, los individuos de M. virgata que portan el alelo A en el locus mutante sinónimo 1881663_28 pueden beneficiarse de un perfil de expresión de MvUSP15 relativamente más consistente dentro del grupo que los mejillones que portan el alelo G.Además de actuar como inhibidor de la mitofagia, USP15 es una deubiquitilasa ampliamente expresada que ha estado involucrada en diversos procesos celulares que regulan la tolerancia térmica.Por ejemplo, se ha informado que la familia de genes USP, incluida la USP15, desempeña un papel importante en la regulación del proceso de condensación de la cromatina, que es un sello distintivo de la apoptosis potencialmente inducida por el estrés térmico41,42.Se deben realizar más estudios para investigar más a fondo los mecanismos específicos mediante los cuales esta familia de genes USP15 conservada ayuda a establecer la tolerancia térmica.La mutación sinónima examinada en este estudio, en la que el codón preferido UCA a veces se reemplazó por el raro y no óptimo codón UCG43, podría haber tenido una serie de influencias en la expresión génica.Por ejemplo, el uso de codones puede tener efectos significativos en la traducción porque los codones sinónimos varían en eficiencias de traducción;estos efectos pueden influir en aspectos importantes del proceso de traducción, por ejemplo, la velocidad de elongación de la secuencia de aminoácidos y el plegamiento cotraduccional de proteínas44,45,46,47,48.El uso de diferentes codones sinónimos también puede afectar los niveles de expresión génica de manera independiente de la traducción11,49.Un estudio anterior ha señalado que los impactos biológicos de una sola mutación sinónima en los niveles de ARNm son pleiotrópicos: el uso del codón óptimo mejora los niveles en la mayoría de los casos;sin embargo, en algunos casos, el uso de codones no óptimos resultó en niveles más altos de ARNm13.Este último fenómeno también se encontró en el presente estudio: aunque el codón UCG relativamente no óptimo se produjo en el CDS de MvUSP15 de mejillones de tipo G, este genotipo tuvo una regulación al alza más fuerte de los niveles de ARNm que los mejillones de tipo A en condiciones de estrés por calor.Una posible explicación para este resultado podría ser que los efectos del uso de codones sinónimos en la concentración de ARNm podrían ser complejos e involucrar factores relacionados con el proceso postranscripcional50.Por ejemplo, debido a la alteración del uso de codones sinónimos, la estructura secundaria y la estabilidad del ARNm pueden verse afectadas51 y, además, pueden provocar cambios en los niveles de ARNm50,52.En el presente estudio, se demostró que la mutación sinónima en MvUSP15 causa diferencias en ΔGfold entre los ARNm de tipo A y G.El ARNm que contenía el codón UCG tenía un valor absoluto mayor de ΔGfold, un índice de estabilidad estructural del ARNm51,53,54, que debería ser más estable que la secuencia que usa el codón UCA.De acuerdo con los estudios de Victor et al., quienes investigaron la influencia del patrón de uso de codones y la estabilidad estructural del ARNm en los niveles de ARNm, una mayor estabilidad de la estructura secundaria del ARNm como resultado del uso de diferentes codones, a menudo condujo a una mayor abundancia de ARNm55.Por lo tanto, el uso del codón UCG no óptimo, que condujo a una mayor estabilidad del ARNm, puede causar aún más el nivel de expresión de MvUSP15 regulado al alza en algunos mejillones de tipo G que experimentan aumentos de temperatura.Sin embargo, todavía existe una gran brecha en una comprensión más específica de los mecanismos que explican cómo la mutación sinónima influye en la expresión génica;una gran cantidad de trabajo combinando los métodos que investigan las diferencias entre los niveles de ARN nuclear y citosólico para determinar mejor los mecanismos de mutación sinónima en la expresión génica56,57;y los enfoques de genética inversa, como una pantalla híbrida F2 con mapeo de locus de rasgos cuantitativos (QTL), deberían ser útiles para investigar más a fondo el papel de las mutaciones sinónimas en la adaptación térmica.La heterogeneidad térmica del microhábitat también afectó el perfil de expresión de MvUSP15.Más información sobre el diseño de la investigación está disponible en el Resumen de informes de investigación de Nature vinculado a este artículo.Nat.Rev. Genet.Tendencias Ecol.Evol.IntegrarZool.IntegrarZool.J.Evol.Biol.proc.Academia Nacional.cienciaNat.Rev. Genet.Zhao, F. et al.proc.Academia Nacional.cienciaNat.Rev Mol.mol.Biol.Evol.Nat.Ecol.Evol.ELife.Nat.comúnmol.Biol.Evol.Zhao, Y. et al.Exp. J.Bot.añoRev. Mar. Sci.Evol.sist.Exp. J.Mar Biol.Ecol.FunciónEcol.Dong, Y. et al.proc.Real.Soc.Mar. Medio Ambiente.Res.cienciatecnologíaBiol.Genes Immun.Biol.Genoma Biol.Tararear.mol.Gineta.registroCiencia de marzo.Soy.Reg.IntegrarcompensaciónFisiol.compensaciónBioquímicaFisiol.Farmacol.Exp. J.Biol.Genoma BMC.Li, L. et al.cienciamol.J. Mol.Biol.Nat.Estructura.mol.Biol.proc.Academia Nacional.cienciaÁcidos Nucleicos Res.proc.Academia Nacional.cienciaWan, Y. et al.mol.Celúla.Ácidos Nucleicos Res.Ácidos Nucleicos Res.Métodos Mol.Biol.cienciaClark, MS et al.FunciónEcol.mol.Ecol.Li, L. et al.Nat.Ecol.Evol.Cáncer BMC.Oceanogr.Mar Biol.Equipo central R.Li, H. & Durbin, R. Alineación de lectura larga rápida y precisa con la transformada de Burrows-Wheeler.Bioinformática 26, 589–595 (2010).Gigaciencia.mol.Ecol.PLINK: un conjunto de herramientas para la asociación del genoma completo y los análisis de vinculación basados ​​en la población.Soy.J. Hum.Gineta.Ácidos Nucleicos Res.cienciamol.Biol.Evol.mol.Biol.Evol.Evolución del virus.Ácidos Nucleicos Res.proc.Academia Nacional.cienciaJ. Mol.Biol.Exp. J.Biol.FunciónEcol.Métodos Mol.Biol.clin.químicaTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarTambién puede buscar este autor en PubMed Google ScholarLos autores declaran no tener conflictos de intereses.Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material.Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor.et al.Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedItAl enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y Pautas de la comunidad.Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.