Análisis transcriptómico y de microarrays para la identificación de genes biomarcadores de la utilización de los nutrientes de la dieta en músculo esquelético de dorada (Sparus aurata)

La acuicultura constituye una de las actividades productivas de mayor desarrollo en las ultimas decadas. Entre los peces de origen marino, la dorada (Sparus aurata) es la especie de mayor produccion en Espana y en Europa. Sin embargo, a pesar del interes en la produccion, los recursos genomicos para estudiar el impacto de los nutrientes de la dieta en el metabolismo son limitados. Actualmente, el analisis de expresion genica a nivel de mRNA es una de las principales herramientas utilizadas en estudios de genomica funcional. En este sentido, el estudio del transcriptoma mediante tecnologias de pirosecuenciacion de ultima generacion y el desarrollo de microarrays, que determinan perfiles de expresion de decenas de miles de genes, representan un avance para los estudios de la funcionalidad genica. El objetivo de esta tesis doctoral fue realizar un analisis transcriptomico del musculo esqueletico de dorada con aplicacion para estudios nutricionales, e identificar mediante microarrays, genes biomarcadores de la utilizacion de nutrientes. Cinco grupos de doradas fueron alimentadas durante 23 dias con dietas de diferente composicion: HPLLLC, MPHLLC, LPLLHC, MPLLHC, LPHLLC (letras mayusculas representan niveles de nutrientes [High, Medium and Low], letras en superindice representan el tipo de nutriente [Protein, Lipid and Carbohydrate]). Adicionalmente, durante un periodo similar, un grupo de doradas se mantuvo en ayuno. Se llevaron a cabo dos disenos experimentales: el experimento 1 fue disenado para estudiar el transcriptoma del musculo esqueletico de dorada y el experimento 2 tuvo como finalidad estudiar el aprovechamiento de los nutrientes de la dieta y el efecto de la composicion sobre la digestibilidad, ingesta, parametros somaticos y metabolismo intermediario. El analisis transcriptomico realizado con RNA de musculo esqueletico de doradas, permitio obtener 691433 secuencias de alta calidad, correspondientes a 275,9 megabases. 4799 anotaciones fueron asignadas a categorias de ontologia genica (GO). El analisis GO mostro que los procesos biologicos mas representados correspondieron a oxidacion-reduccion, ciclo celular y division celular. Las funciones moleculares mas abundantes fueron: union a proteinas, union a nucleotidos y actividad transferasa. La informacion transcriptomica se utilizo para analizar, mediante RT-qPCR, el efecto del estado nutricional sobre la expresion de genes relacionados con la cadena de transporte electronico, fosforilacion oxidativa y translocacion de ATP al espacio intermembrana. De los genes analizados, la expresion de citocromo C oxidasa subunidad 5B y la caja de union a ATP subfamilia G mostro una fuerte dependencia de la composicion de la dieta, incrementando la expresion de dichos genes en peces alimentados con la dieta de menor contenido proteico y mayor contenido de carbohidratos. La informacion transcriptomica se utilizo, asimismo, para estudiar el efecto del estado nutricional y la composicion de la dieta sobre el patron global de expresion en musculo mediante microarrays. El analisis GO indico que el ayuno se asocia a expresion diferencial disminuida en genes con funciones moleculares de actividad antioxidante y de union a proteinas. Al realizar la comparacion entre peces alimentados con dietas de diferente composicion, se observo que las dietas de alto/medio contenido en proteina y bajo contenido de carbohidratos promovieron un incremento en la expresion de genes implicados en funciones de crecimiento, regulacion y organizacion del citoesqueleto. Adicionalmente, mediante RT-qPCR, se analizo la expresion de genes implicados en procesos como: regulacion de la miogenesis, regulacion del crecimiento y via de senalizacion Akt/TOR. En esta tesis doctoral, podemos concluir que la expresion de citocromo C oxidasa subunidad 5B, caja de union a ATP subfamilia G, GHRs y MyoD2 podrian resultar de utilidad en estudios biotecnologicos encaminados a optimizar la utilizacion de los nutrientes en las dietas de doradas en cultivo.