Evoluzione e funzione della segnalazione dell'acido retinoico nel mollusco Mytilus galloprovincialis

Vitamin A (retinol) and its derivatives play crucial roles in metazoan, primarily through the active metabolite all-trans Retinoic Acid (atRA or RA), which, in vertebrates, mod-ulates transcription via the Retinoic Acid Receptor (RAR). While the evolution of RA signalling remains largely unknown, mollusc Rars seem to have lost the ability to bind RA due to mutations in key amino acids of the ligand-binding domain (LBD). Although molluscs can produce RA, its biological role remains elusive, and it is also unclear whether Rar contributes to RA-dependent signal transduction. In this study on the bi-valve mollusc Mytilus galloprovincialis (Mg), we screened its pan-genome and identi-fied orthologues of RA signalling-related genes. Subsequent sequence and computa-tional analyses of the MgRar-LBD revealed amino acid signatures suggestive of a re-duced responsiveness to RA, which was confirmed by in vitro assays demonstrating an absence of its activity. However, exogenous RA treatment during embryogenesis re-sulted in specific phenotypes, and a differential transcriptome analysis revealed a sig-nificant upregulation of a MgCyp26 gene, encoding an RA-metabolising enzyme, sup-porting a negative feedback mechanism not previously reported in lophotrochozoans. A conserved physiological role of Cyp26 was demonstrated by treating embryos with both RA and a Cyp26 inhibitor, which induced phenotypic alterations resembling those caused by high RA doses. Ongoing analyses will determine if MgCyp26 is directly reg-ulated by MgRar or if other nuclear receptors, such as MgRxr that we showed is able to respond to RA, could mediate RA signalling. M. galloprovincialis thus represents a valuable model for elucidating both the function and the evolution of RA signalling in metazoans.

La vitamina A (retinolo) e i suoi derivati svolgono un ruolo cruciale sia durante lo sviluppo che nella vita adulta nei Metazoi. Il principale metabolita del retinolo è l’acido retinoico all-trans (atAR o AR), che nei vertebrati agisce sulla trascrizione genica attraverso il recettore dell’acido retinoico (RAR). Sebbene l’evoluzione della segnalazione dell’acido retinoico rimanga in gran parte sconosciuta, i Rar dei molluschi sembrano aver perso la capacità di legare AR a causa di mutazioni negli aminoacidi chiave del dominio di legame al ligando (LBD). Inoltre, sebbene i molluschi siano in grado di produrre AR, il suo ruolo biologico rimane sconosciuto e non è chiaro se il recettore Rar sia coinvolto nella trasduzione del segnale dell’AR. In questo studio sul mollusco bivalve Mytilus galloprovincialis (Mg), abbiamo analizzato il suo genoma e identificato i geni ortologhi coinvolti nella via di segnalazione dell’AR. Le analisi in silico del LBD di MgRar hanno rivelato sostituzioni aminoacidiche che suggeriscono una ridotta reattività del recettore all’AR. Saggi in vitro hanno poi confermato l’assenza di attività di MgRar. Tuttavia, il trattamento con AR esogeno durante l'embriogenesi ha indotto alterazioni fenotipiche specifiche. L’analisi dei geni differenzialmente espressi dopo il trattamento con AR mediante analisi di trascrittomica ha mostrato una significativa sovra-espressione di un gene codificante per Cyp26, l'enzima che metabolizza l’AR, suggerendo l'esistenza di un meccanismo di feedback negativo simile a quello che avviene nei Vertebrati e mai descritto in precedenza nei Lofotrocozoi. Inoltre, un ruolo fisiologico conservato per Cyp26 è stato dimostrato trattando gli embrioni con AR e un inibitore di quest’enzima, inducendo alterazioni fenotipiche simili a quelle causate da alte dosi di AR. Le analisi in corso sono volte a determinare se MgCyp26 è regolato direttamente da MgRar o MgRxr, un altro recettore nucleare che potrebbe avere un ruolo chiave nella