A carregar...
Publicação
Multi-Omic approaches to unravel phenotypic responses of the tropical fish Lutjanus guttatus to ocean warming and acidification scenarios
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.08 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Anthropogenic CO2 emissions are contributing to rising seawater temperatures and ocean
acidification, posing significant challenges for marine fish, which must either adapt physio-
logically or migrate to avoid deteriorating environmental conditions. This study aimed to in-
vestigate the molecular networks and biological pathways underlying the response of the
spotted rose snapper (
Lutjanus guttatus) to a mid-century scenario of ocean warming and
acidification. To achieve this, quantitative metabolomics and proteomics were employed to
analyze the livers of fish exposed for 28 days to two fully crossed experimental treatments (28
ºC – control, 30 ºC – warming) and pCO2 (400 ppm – control, 700 ppm – acidification). Out of
45 identified primary metabolites, only glucose was significantly downregulated, while pro-
teomics analysis identified 27 differentially regulated proteins (DRPs) across all contrasts.
Pathway analysis revealed no significantly enriched pathways at the metabolite level, with
retinol metabolism emerging as the only enriched pathway at the protein level. Ocean acidifi-
cation during current temperatures did not affect protein regulation. However, when in-
creased pCO2 levels coincided with elevated temperatures, lipid metabolism was altered and
retinol metabolism showed increased activity. In response to elevated temperature
L. guttatus
exhibited a clear molecular stress response, characterized by the upregulation of HSP90 re-
gardless of pCO2 treatment. Glucose concentrations decreased when increasing temperatures
ambient pCO2, which is the opposite reaction of what has been reported in literature. This
suggests that
L. guttatus may exhibit a unique metabolic response to warming. Under the most
extreme conditions, glucose levels returned to control values. The combined stress of warming
and acidification led to increased cellular repair investment, demonstrating the intricate inter-
play between temperature and pCO2 on fish liver physiology. These findings suggest that
L.
guttatus is capable of responding to climate stressors through non-standard metabolic adap-
tations.
As emissões antropogénicas de CO2 estão a contribuir para o aumento das temperaturas da água do mar e para a acidificação dos oceanos, colocando desafios significativos para os peixes marinhos, que devem adaptar-se fisiologicamente ou migrar para evitar o agravamento das condições ambientais. Este estudo teve como objetivo investigar as redes moleculares e as vias biológicas subjacentes à resposta do pargo manchado ( Lutjanus guttatus) a um cenário de aquecimento e acidificação dos oceanos previsto para meados do século. Para tal, foram empregues abordagens de metabolómica e proteómica quantitativas para analisar os fígados de peixes expostos durante 28 dias a dois tratamentos experimentais cruzados (28 ºC – controlo, 30 ºC – aquecimento) e pCO2 (400 ppm – controlo, 700 ppm – acidificação). Dos 45 metabolitos primários identificados, apenas a glicose foi significativamente regulada em baixa, enquanto a análise proteómica identificou 27 proteínas diferencialmente reguladas (PDRs) em todos os contrastes. A análise das vias metabólicas não revelou vias significativamente enriquecidas ao nível dos metabolitos, com o metabolismo do retinol a surgir como a única via enriquecida ao nível das proteínas. A acidificação dos oceanos nas temperaturas atuais não afetou as condições de regulação das proteínas. No entanto, quando níveis elevados de pCO2 coincidiram com temperaturas elevadas, o metabolismo lipídico foi alterado e o metabolismo do retinol apresentou atividade aumentada. Em resposta ao aumento da temperatura, o L. guttatus exibiu uma clara resposta molecular de stress, caracterizada pela regulação em alta da HSP90, independentemente do tratamento com pCO2. As concentrações de glicose diminuíram com o aumento das temperaturas e pCO2 ambiente, o que contraria o que tem sido relatado na literatura. Isto sugere que o L. guttatus pode apresentar uma resposta metabólica única ao aquecimento. Nas condições mais extremas, os níveis de glicose retornaram aos valores de controlo. O stress combinado de aquecimento e acidificação levou a um aumento do investimento na reparação celular, demonstrando a interação complexa entre temperatura e pCO2 na fisiologia do fígado dos peixes. Estes resultados sugerem que o L. guttatus é capaz de responder aos fatores de stress climáticos através de adaptações metabólicas não convencionais.
As emissões antropogénicas de CO2 estão a contribuir para o aumento das temperaturas da água do mar e para a acidificação dos oceanos, colocando desafios significativos para os peixes marinhos, que devem adaptar-se fisiologicamente ou migrar para evitar o agravamento das condições ambientais. Este estudo teve como objetivo investigar as redes moleculares e as vias biológicas subjacentes à resposta do pargo manchado ( Lutjanus guttatus) a um cenário de aquecimento e acidificação dos oceanos previsto para meados do século. Para tal, foram empregues abordagens de metabolómica e proteómica quantitativas para analisar os fígados de peixes expostos durante 28 dias a dois tratamentos experimentais cruzados (28 ºC – controlo, 30 ºC – aquecimento) e pCO2 (400 ppm – controlo, 700 ppm – acidificação). Dos 45 metabolitos primários identificados, apenas a glicose foi significativamente regulada em baixa, enquanto a análise proteómica identificou 27 proteínas diferencialmente reguladas (PDRs) em todos os contrastes. A análise das vias metabólicas não revelou vias significativamente enriquecidas ao nível dos metabolitos, com o metabolismo do retinol a surgir como a única via enriquecida ao nível das proteínas. A acidificação dos oceanos nas temperaturas atuais não afetou as condições de regulação das proteínas. No entanto, quando níveis elevados de pCO2 coincidiram com temperaturas elevadas, o metabolismo lipídico foi alterado e o metabolismo do retinol apresentou atividade aumentada. Em resposta ao aumento da temperatura, o L. guttatus exibiu uma clara resposta molecular de stress, caracterizada pela regulação em alta da HSP90, independentemente do tratamento com pCO2. As concentrações de glicose diminuíram com o aumento das temperaturas e pCO2 ambiente, o que contraria o que tem sido relatado na literatura. Isto sugere que o L. guttatus pode apresentar uma resposta metabólica única ao aquecimento. Nas condições mais extremas, os níveis de glicose retornaram aos valores de controlo. O stress combinado de aquecimento e acidificação levou a um aumento do investimento na reparação celular, demonstrando a interação complexa entre temperatura e pCO2 na fisiologia do fígado dos peixes. Estes resultados sugerem que o L. guttatus é capaz de responder aos fatores de stress climáticos através de adaptações metabólicas não convencionais.
Descrição
Palavras-chave
fish physiology multi-omics ocean warming acidification climate change