Multiple origins of green coloration in frogs mediated by a novel biliverdin-binding serpin

Autores
Taboada, Carlos Alberto; Brunetti, Andrés Eduardo; Lucio Lyra, Mariana; Fitak, Robert R.; Faigon Soverna, Ana; Ron, Santiago R.; Lagorio, María Gabriela; Baptista Haddad, Célio Fernando; Peporine Lopes, Norberto; Johnsen, Sönke; Faivovich, Julián; Chemes, Lucia Beatriz; Bari, Sara Elizabeth
Año de publicación
2020
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Many vertebrates have distinctive blue-green bones and other tissues due to unusually high biliverdin concentrations—a phenomenon called chlorosis. Despite its prevalence, the biochemical basis, biology, and evolution of chlorosis are poorly understood. In this study, we show that the occurrence of high biliverdin in anurans (frogs and toads) has evolved multiple times during their evolutionary history, and relies on the same mechanism—the presence of a class of serpin family proteins that bind biliverdin. Using a diverse combination of techniques, we purified these serpins from several species of nonmodel treefrogs and developed a pipeline that allowed us to assemble their complete amino acid and nucleotide sequences. The described proteins, hereafter named biliverdinbinding serpins (BBS), have absorption spectra that mimic those of phytochromes and bacteriophytochromes. Our models showed that physiological concentration of BBSs fine-tune the color of the animals, providing the physiological basis for crypsis in green foliage even under near-infrared light. Additionally, we found that these BBSs are most similar to human glycoprotein alpha-1-antitrypsin, but with a remarkable functional diversification. Our results present molecular and functional evidence of recurrent evolution of chlorosis, describe a biliverdin-binding protein in vertebrates, and introduce a function for a member of the serpin superfamily, the largest and most ubiquitous group of protease inhibitors.
Fil: Taboada, Carlos Alberto. University of Duke; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia"; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidade de Sao Paulo; Brasil
Fil: Brunetti, Andrés Eduardo. Universidade de Sao Paulo; Brasil. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; Argentina
Fil: Lucio Lyra, Mariana. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; Brasil. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: Fitak, Robert R.. University of Duke; Estados Unidos. University of Central Florida; Estados Unidos
Fil: Faigon Soverna, Ana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia"; Argentina
Fil: Ron, Santiago R.. Pontificia Universidad Católica del Ecuador; Ecuador
Fil: Lagorio, María Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina
Fil: Baptista Haddad, Célio Fernando. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; Brasil
Fil: Peporine Lopes, Norberto. Universidade de Sao Paulo; Brasil
Fil: Johnsen, Sönke. University of Duke; Estados Unidos
Fil: Faivovich, Julián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia"; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; Argentina
Fil: Chemes, Lucia Beatriz. Universidad Nacional de San Martín; Argentina
Fil: Bari, Sara Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
Materia
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COLOR
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
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Institución
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Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas | Universidad Nacional de Misiones. Instituto de Biología Subtropical. Instituto de Biología Subtropical - Nodo Posadas; ArgentinaFil: Lucio Lyra, Mariana. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; Brasil. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Fitak, Robert R.. University of Duke; Estados Unidos. University of Central Florida; Estados UnidosFil: Faigon Soverna, Ana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia"; ArgentinaFil: Ron, Santiago R.. Pontificia Universidad Católica del Ecuador; EcuadorFil: Lagorio, María Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; ArgentinaFil: Baptista Haddad, Célio Fernando. Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho; BrasilFil: Peporine Lopes, Norberto. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Johnsen, Sönke. University of Duke; Estados UnidosFil: Faivovich, Julián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia"; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Chemes, Lucia Beatriz. Universidad Nacional de San Martín; ArgentinaFil: Bari, Sara Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. 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