Symbiose induziert weitreichende Veränderungen im Proteom des Modell-Cnidarians Aiptasia

Korallenriff-Ökosysteme basieren metabolisch auf dem Mutualismus zwischen Korallen und photosynthetischen Dinoflagellaten der Gattung Symbiodinium. Die Glasanemone Aiptasia sp. hat sich als handhabbares Modell für diese Symbiose etabliert, und kürzliche Fortschritte in der genetischen Information haben die Verwendung von massenspektrometriebasierter Proteomik in diesem Modell ermöglicht. Wir nutzten label-freie Flüssigkeitschromatographie-Elektrospray-Ionisations-Tandemmassenspektrometrie, um die Auswirkungen der Symbiose auf die Proteome von symbiotischen und aposymbiotischen Aiptasia zu analysieren. Wir identifizierten und erhielten relative Quantifizierungen von mehr als 3.300 Proteinen in 1.578 Protein-Clustern, wobei 81 Protein-Cluster signifikant unterschiedliche Expressionen zwischen den symbiotischen Zuständen zeigten. Symbiotische Anemonen zeigten signifikant höhere Expressionen von Proteinen, die an der Lipidspeicherung und -transport, dem Stickstofftransport und -kreislauf, dem intrazellulären Verkehr, der Endozytose und dem anorganischen Kohlenstofftransport beteiligt sind. Diese Veränderungen spiegeln Verschiebungen im Stoffwechsel des Wirts und in den Nährstoffreserven aufgrund des erhöhten Nährstoffaustauschs mit den Symbionten wider, ebenso wie Mechanismen zur Versorgung der Algen mit anorganischen Nährstoffen. Aposymbiotische Anemonen wiesen eine erhöhte Expression mehrerer Systeme auf, die für die Vermittlung von reaktivem Sauerstoffstress verantwortlich sind, was darauf hindeutet, dass der Wirt einen direkten oder indirekten Schutz vor oxidativem Stress während der Symbiose erhält. Aposymbiotische Anemonen erhöhten auch ihre Expression einer Reihe von Proteasen und Chitinase, was auf einen metabolischen Wandel von Autotrophie zu Heterotrophie hindeutet. Diese Ergebnisse bieten ein umfassendes Aiptasia-Proteom mit direkterer relativer Quantifizierung der Proteinmenge als transcriptomische Methoden. Die Erweiterung der "Omics"-Techniken auf dieses Modellsystem wird leistungsstärkere Studien zur Physiologie von Korallen, zur Funktion von Ökosystemen und zu den Auswirkungen von biotischem und abiotischem Stress auf den Korallen-Dinoflagellaten-Mutualismus ermöglichen.