Protein–lipid Association in Lizard Chemical Signals

Autor: M Mangiacotti, S Baeckens, M Fumagalli, J Martín, S Scali, R Sacchi
Přispěvatelé: Ministero dell'Istruzione, dell'Università e della Ricerca, Stichting ter Bevordering van Natuurwetenschappelijk Onderzoek (The Netherlands), European Commission
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Zdroj: Integrative organismal biology
ISSN: 2517-4843
Popis: [EN] Chemical communication in terrestrial vertebrates is often built on complex blends, where semiochemical and structural compounds may form an integrated functional unit. In lizards, many species have specialized epidermal glands whose secretions are waxy, homogeneous blends of lipids and proteins, both active in communication. The intimate co-occurrence of such compounds allows us to hypothesize that they should undergo a certain degree of covariation, considering both their semiochemical role and the support-to-lipid function hypothesized for the protein fraction. In order to assess the occurrence and level of protein–lipid covariation, we compared the composition and complexity of the two fractions in the femoral gland secretions of 36 lizard species, combining phylogenetically-informed analysis with tandem mass spectrometry. We found the composition and complexity of the two fractions to be strongly correlated. The composition of the protein fraction was mostly influenced by the relative proportion of cholestanol, provitamin D 3 , stigmasterol, and tocopherol, while the complexity of the protein pattern increased with that of lipids. Additionally, two identified proteins (carbonic anhydrase and protein disulfide isomerase) increased their concentration as provitamin D 3 became more abundant. Although our approach does not allow us to decrypt the functional relations between the proteinaceous and lipid components, nor under the semiochemical or struc- tural hypothesis, the finding that the proteins involved in this association were enzymes opens up to new perspectives about protein role: They may confer dynamic properties to the blend, making it able to compensate predictable variation of the envi- ronmental conditions. This may expand the view about proteins in the support-to-lipid hypothesis, from being a passive and inert component of the secretions to become an active and dynamic one, thus providing cues for future research.
[IT] La comunicazione chimica nei vertebrati terrestri èspesso costituita da miscele complesse, in cui com- posti semiochimici e strutturali possono formare un“unitàfunzionaleintegrata. Nelle lucertole, molte specie hanno ghiandole epidermiche specializzate le cui secrezioni sono miscele cerose e omogenee di lipidi e proteine, entrambe attive nella comu- nicazione. L”intima coesistenza di tali composti lascia ipotizzare che essi debbano subire un certo grado di co-variazione, sia considerando il loro ruolo semiochimico, sia la funzione di supporto ai lipidi ipotizzata per la frazione proteica. Per valutare la presenza e il livello di covariazione proteine-lipidi, abbiamo confrontato la composizione e la complessitàdelle due frazioni nelle secrezioni della ghiandola femorale di 36 specie di lucertole, combinando l“analisi filogenetica comparativa con la spet- trometria di massa. Abbiamo riscontrato una forte correlazione tra la composizione e la complessitàdelle due frazioni. La composizione della frazione proteica èstata influenzata soprattutto dalla proporzione relativa di colestanolo, provitamina D 3 , stigmasterolo e tocoferolo, mentre la complessitàdelpattern proteico èaumentata con quella dei lipidi. Inoltre, due proteine identificate (anidrasi carbonica e disolfuro isomerasi) hanno aumentato la loro concentrazione al crescere dell’abbondanza della provitamina D 3 . Sebbene il nostro approccio non consenta di decifrare le relazioni funzionali tra le componenti proteiche e lipidiche, nésecondo l”ipotesi semiochimica nésecondo quella strutturale, la scoperta che le proteine coinvolte in questa asso- ciazione sono enzimi apre a nuove prospettive sul ruolo delle proteine stesse: esse potrebbero conferire proprietàdinamichealla miscela, rendendola capace di compensare le prevedibili variazioni delle condizioni ambientali. Questo puòampliare la visione delle proteine nell’ipotesi che esse siano di supporto ai lipidi, da componente passiva e inerte delle secrezioni a componente attiva e dinamica, fornendo cosìspunti per ricerche future.
[ES] La comunicación química en los vertebrados terrestres se basa a menudo en mezclas complejas, donde los compuestos semioquímicos y estructurales pueden formar una unidad funcional integrada. En los lagartos y lagartijas, muchas especies tienen glándulas epidérmicas especializadas cuyas secreciones son mezclas cerosas y homogéneas de lípidos y proteínas, siendo ambos compuestos activos en la comunicación. La co-ocurrencia estrecha de tales compuestos permite plantear la hipótesis de que debería existir un cierto grado de covariación, considerando los posibles papeles de la fracción proteica tanto como semioquímicos y como apoyo a la función de los lípidos. Con el fin de evaluar la ocurrencia y el nivel de covariación entre proteínas y lípidos, comparamos la composición y complejidad de estas dos fracciones en las secreciones de la glándula femoral de 36 especies de lagartos y lagartijas, combinando análisis filogenéticos con espectrometría de masas en tándem. Encontramos que la composición y la complejidad de las dos fracciones estaban fuertemente correlacionadas. La com- posición de la fracción proteica estuvo influenciada principalmente por la proporción relativa de colestanol, provitamina D 3 , estigmasterol y tocoferol, mientras que la complejidad del patrón proteico aumentócon el de los líp idos. Además, dos proteínas identificadas (anhidrasa carbónica y proteína disulfuro isomerasa) aumentaban su concentración a medida que la provitamina D 3 era más abundante. Aunque nuestro enfoque no permite descifrar las relaciones funcionales entre los componentes pro- teináceos y lipídicos, ni bajo la hipótesis semioquímica, ni bajo la estructural, el hallazgo de que las proteínas involucradas en esta asociación serían enzimas abre nuevas perspectivas sobre el papel de las proteínas. Estas podrían conferir propiedades dinámicas a la mezcla, haciéndola capaz de compensar la variación esperada debida a las condiciones ambientales. Estos resul- tados pueden ampliar la visión del papel de las proteínas en la hipótesis de apoyo a los líp idos, pasando de ser un componente pasivo e inerte de las secreciones a convertirse en uno activo y dinámico, proporcionando asíideas para investigaciones futuras.
M.M. was funded by Italian Ministry of University and Research, “Fondo Sociale Europeo REACT EU—Programma Operativo Nazionale Ricerca e Innovazione 2014–2020”. SB was funded by the Fonds Wetenschappelijk Onderzoek (FWO 12I8822N).
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: