Introducción

El jurel es un pez pelágico nerítico y oceánico de amplia distribución con una importante pesca y acuicultura en México. Actualmente su cultivo se encuentra en fase de desarrollo y representa la segunda industria más importante del cultivo de peces marinos en México (Montes 2007); por lo cual, se considera una especie con gran potencial para el cultivo de peces marinos en este país y con altas expectativas de crecimiento- Sin embargo, para convertirse en una actividad económicamente viable y ecológicamente sostenible se requiere su cultivo artificial. Las granjas de jurel mexicanas concesionadas se encuentran en Ensenada, Baja California; en La Paz y Bahía Magdalena, Baja California Sur; Bahía Kino, Sonora, además de tres permisos para la acuacultura de fomento en este Estado (Instituto Nacional de Pesca. 2018). Para el éxito del cultivo, se necesita tener una producción constante y sostenida de huevos y larvas de jurel de buena calidad bajo condiciones controladas. Sin embargo, el ciclo completo de reproducción del jurel ha sido difícil de lograr debido a la alta mortalidad durante las etapas embrionarias y larvarias (Palomino et al. 2017), debido en parte a la falta de información sobre la composición y fisiología del huevo. El huevo necesita todos los componentes bioquímicos esenciales para llevar a cabo el desarrollo de un embrión viable; estos los obtiene de los nutrientes transferidos por las hembras durante el crecimiento de los ovocitos dentro del ovario. Sin embargo, la calidad de los huevos y larvas de peces es variable. Aún se desconocen muchos de los factores que afectan la calidad de los huevos; pero en general, la calidad del desove (huevos) de los animales en cautiverio es generalmente menor que la de los organismos silvestres (Carnevali et al. 2001). En la industria de la acuicultura la “buena calidad del huevo” se ha definido como: huevos que muestran altas tasas de fertilización y eclosión, y baja mortalidad de las larvas hasta el destete (con alimentación artificial). Sin embargo, la producción exitosa de la etapa larval en peces podría predecirse a nivel molecular durante las primeras etapas de la embriogénesis mediante el uso de herramientas proteómicas, que permiten caracterizar la composición de las proteínas de los huevos, así como su función e interacción con otras proteínas involucradas en la embriogénesis. Muy pocos estudios están disponibles sobre la proteómica y el desarrollo embrionario del género Seriola spp (Pousis et al., 2018).

Objetivo

El objetivo del estudio fue caracterizar los huevos fertilizados del jurel Seriola rivoliana en cautiverio, con la finalidad de identificar proteínas expresadas durante el proceso embrionario, así como su función. Esta investigación científica fue publicada recientemente en Serrano-Pinto y col. (2020).

Materiales y métodos

Los reproductores fueron capturados en Cabo San Lucas, B.C.S. México. Se mantuvieron con fotoperiodo natural y temperatura de 25 °C en tanques de 40 m³ con sistemas de recirculación y aireación suplementaria durante dos años, hasta que volvieron a madurar en cautiverio en las instalaciones de Kampachi Farms-CIBNOR en La Paz, BCS, México. Las hembras maduras fueron estimuladas por los machos para el desove (expulsión de los ovocitos hidratados); los huevos fertilizados se colectaron por gravedad en un colector de 500 L con una malla de retención de 500 μm y se conservaron a -80 °C hasta su análisis.  El análisis proteómico, se realizó de acuerdo a la metodología modificada de Serrano-Pinto y col. (2010) que incluyó la técnica de enfoque isoeléctrico (que separa las proteínas con base en su punto isoeléctrico) y el corrimiento bidimensional (2-DE) para revelar las proteínas más abundantes y en un rango de pH específico (3–10), en un sistema vertical de electroforesis con geles de poliacrilamida al 12% (SDS-PAGE), a 120 V durante ocho horas (para separar las proteínas en función de su peso molecular). Los geles se tiñeron con Coomassie azul brillante G-250 l-1, se escanearon y analizaron mediante el programa Image Master 2D Platinum v7.0 para detectar la cantidad de puntos o spots representando a cada proteína. Los puntos seleccionados con base en su mayor expresión de volumen, fueron analizados mediante espectrometría de masas MALDI / TOF TOF para la obtención de las secuencias peptídicas. Para la identificación de las proteínas se utilizó la base de datos Swiss-Prot y una base de datos con Metazoa como taxonomía seleccionada y una base de datos descargada de NCBI usando Seriola como género seleccionado (NCBI, 2017).

Resultados y Discusión

Este estudio presenta la primera evaluación proteómica realizada en la especie S. rivoliana. En la figura 1 se muestra el gel 2-DE, representativo del total de las proteínas expresadas en los huevos, así como los puntos de proteínas seleccionados para el análisis de espectrometría de masas. La tabla 1 muestra las características de los puntos analizados. Estos puntos se identificaron como fragmentos de secuencias de cuatro vitelogeninas (Vtg): A, B, C y Ab. También se identificaron seis proteínas más: β-actina, peroxiredoxina, superóxido dismutasa 1 (SOD1), subunidad alfa del proteosoma, queratina I y queratina II. De acuerdo con su función, las proteínas identificadas están relacionadas con el desarrollo embrionario, la actividad enzimática-proteólisis, la actividad enzimática de defensa, el citoesqueleto y la estructura celular. Cinco de ellas se expresaron como puntos múltiples (en diferentes lugares en el mapa 2-DE), consideradas como isoformas de la misma proteína, comprobado por sus secuencias peptídicas (ver Tabla 1).

Figura 1. Imagen de electroforesis bidimensional del perfil de proteínas de huevos de Seriola rivoliana. Vitellogeninas (Vtg): A (punto 10), B (puntos 18 y 19), C (puntos 1, 2, 4, 8 y 16) y Ab (puntos 6, 9, 11, 12): β-actina (puntos 13, 14 y 15), peroxiredoxina (punto 5), superóxido dismutasa 1 (SOD1) (puntos 3 y 17), subunidad alfa del proteosoma (punto 7), queratina I y queratina II (punto 20).

Estas isoformas pueden ser el resultado de modificaciones postraduccionales, como la fosforilación o la glucosilación. Ejemplos de estas proteínas son Vtg B, C, Ab, SOD1 y β-actina. En los organismos marinos, durante la ovogénesis y la embriogénesis, los procesos de síntesis y degradación de la Vtg (el precursor de la vitelina (glucolipofosfoproteína) que da origen a la yema de los huevos en los organismos ovíparos), son importantes ya que proporcionan nutrientes esenciales como aminoácidos, lípidos, carbohidratos, fosfatos e iones metálicos al embrión (Fagotto 1995). Otra proteína identificada fue la enzima β-actina. Los estudios en el embrión de Danio rerio (Ziv et al. 2008) indicaron que el gen de la β-actina desempeña un papel central en la estructuración del citoesqueleto celular. Otra proteína (identificada y representada por dos manchas en el gel), fue la enzima antioxidante SOD1, siendo el primer estudio en identificarla en huevos fertilizados en este grupo de peces. Las enzimas SOD y catalasa (CAT) expresadas en ovocitos y embriones de Brycon amazonicus, aumentaron durante el desarrollo embrionario y se consideró la primera línea de defensa contra las especies reactivas de oxígeno (ROS). La presencia de estrés oxidativo en los huevos o en sus progenitores en cautiverio pudiera se causado por situaciones de anemia o infecciones oportunistas (Valderrama-Díaz 2014). De igual manera, la peroxiredoxina, identificada en este estudio, está asociada con el estrés oxidativo. Los ROS se forman durante la reducción del dioxígeno (O₂) en el agua y éstos pueden dañar a proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, por lo que se requieren sistemas antioxidantes eficientes que incluyen a las catalasas, peroxidasas y peroxiredoxinas capaces de degradar el dañino peróxido de hidrógeno (Yoshino et al. 2016). Otra proteína expresada fue la subunidad del proteasoma alfa tipo 1, que componen la maquinaria del proteasoma.

Las células eucariotas han desarrollado dos mecanismos para realizar muchos de los eventos proteolíticos controlados, maquinaria de ubiquitinación y proteasoma. La acción colaborativa de estas dos máquinas es crucial para una variedad de procesos que incluyen la progresión del ciclo celular, el desarrollo, la apoptosis, la transducción de señales, la presentación de antígenos y la regulación de la expresión génica (Baumeister et al., 1998) en respuesta a situaciones de estrés celular, como infecciones, cambios repentinos de temperatura o daño oxidativo.

Conclusiones

La caracterización proteómica de los huevos de S. rivoliana realizada en este estudio, permitió conocer proteínas esenciales requeridas en la formación de un embrión, y permitió identificar proteínas antioxidantes asociadas con el estrés oxidativo en los organismos en cultivo en las instalaciones de Kampachi Farms-CIBNOR.