Membrane transporters regulating oogenesis and anhydrobiosis in the extremophile crustacean Artemia franciscana

Abstract

Aquesta tesi investiga la diversitat, les funcions i la importància fisiològica de les aquaporines (AQPs) i dels transportadors de trehalosa (Trets), centrant-se en la regulació del transport i la síntesi de glicerol i trehalosa durant l’embriogènesi i en resposta a l’estrès en els quists de diapausa del crustaci extremòfil Artemia franciscana. Mitjançant enfocaments integratius que combinen filogènia molecular, expressió heteròloga, anàlisi de l’expressió gènica i proteica, i interferència per ARN (RNAi), vam disseccionar els rols d’aquests soluts i dels seus canals en processos de desenvolupament i de resposta a l’estrès al llarg de dues estratègies reproductives distintes: ovoviviparitat i oviparitat. El nou EglpL identificat i els Glps van demostrar mediar en el transport de glicerol, així com els Trets medien en el transport de trehalosa; els seus patrons d’expressió dinàmics impliquen una regulació coordinada durant l’embriogènesi, l’entrada en diapausa i la resistència a l’anhidrobiosi. En paral·lel, es va validar funcionalment Aqp12L com a canal d’aigua amb un paper clau en la maduració ovocitària, constituint la primera demostració experimental de l’activitat d’Aqp12L en invertebrats. En conjunt, els nostres resultats revelen que les AQPs i els Trets actuen com una xarxa de transport de soluts finament ajustada a les demandes fisiològiques de la reproducció i l’anhidrobiosi en A. franciscana.

Esta tesis investiga la diversidad, los roles funcionales y la importancia fisiológica de las acuaporinas (AQPs) y de los transportadores de trehalosa (Trets), centrándose en la regulación del transporte y la síntesis de glicerol y trehalosa durante la embriogénesis y en respuesta al estrés en los quistes de diapausa del crustáceo extremófilo Artemia franciscana. Mediante enfoques integrativos que combinan filogenia molecular, expresión heteróloga, análisis de la expresión génica y proteica, e interferencia por ARN (RNAi), desglosamos las funciones de estos solutos y de sus canales en procesos de desarrollo y de respuesta al estrés a lo largo de dos estrategias reproductivas distintas: ovoviviparidad y oviparidad. El nuevo EglpL identificado y los Glps demostraron mediar en el transporte de glicerol, así como los Trets median en el transporte de trehalosa; sus patrones de expresión dinámicos implican una regulación coordinada durante la embriogénesis, la entrada en diapausa y la resistencia a la anhidrobiosis. En paralelo, se validó funcionalmente Aqp12L como canal de agua con un papel clave en la maduración ovocitaria, constituyendo la primera demostración experimental de la actividad de Aqp12L en invertebrados. En conjunto, nuestros hallazgos revelan que las AQPs y los Trets actúan como una red de transporte de solutos finamente ajustada a las demandas fisiológicas de la reproducción y la anhidrobiosis en A. franciscana.

This thesis investigates the diversity, functional roles, and physiological significance of aquaporins (AQPs) and trehalose transporters (Trets), focusing on the regulation of glycerol and trehalose transport and synthesis during embryogenesis and in response to stress in the diapause cysts of the extremophile crustacean Artemia franciscana. Using integrative approaches combining molecular phylogenetic, heterologous expression, gene and protein expression analysis, and RNA interference (RNAi), we dissected the roles of these solutes and their channels in developmental and stress-related processes across two distinct reproductive strategies: ovoviviparity and oviparity. Novel EglpL identificated and Glps were shown to mediate glycerol transports, as well as Trets mediates trehalose transport, their dynamic expression patterns imply coordinated regulation during embryogenesis, entry into diapause and anhydrobiosis resistance. In parallel, Aqp12L was functionally validated as a water channel with a key role in oocyte maturation, marking the first experimental demonstration of Aqp12L activity in invertebrates. Together, our findings reveal that AQPs and Trets act as a solute transport network fine-tuned to the physiological demands of reproduction and anhydrobiosis in A. franciscana.