Caracterización del quinoma del salmón del Atlántico

Investigadores identifican el quinoma del salmón del Atlántico con 1.294 quinasas, el mayor en animales, clave para la acuicultura y medicina traslacional. Este estudio trata sobre la identificación y caracterización exhaustiva del quinoma del salmón del Atlántico (Salmo salar), revelando que posee 1.294 genes de proteínas quinasas, el repertorio más extenso reportado hasta la fecha en cualquier especie del reino animal. Utilizando una metodología bioinformática predictiva a escala genómica (herramientas Kinnanote, BLASTp y EggNOG) y un análisis de perfiles de expresión génica mediante RNA-Seq en seis tejidos, el equipo logró clasificar 1.157 quinasas eucariotas típicas (ePKs) y 137 quinasas atípicas (aPKs). La relevancia científica de este hallazgo reside en la alta conservación evolutiva detectada entre el quinoma del salmón y el humano, lo que permite el uso del pez como modelo biomédico y el desarrollo de aplicaciones biotecnológicas para optimizar el crecimiento muscular y la resistencia a patógenos como Piscirickettsia salmonis en la industria acuícola.

Un equipo de investigación liderado por expertos de la Universidad de Chile e INTA ha logrado la identificación y caracterización del quinoma completo del salmón del Atlántico (Salmo salar), determinando que este organismo posee el repertorio de proteínas quinasas más grande reportado en cualquier especie animal. El estudio identificó un total de 1.294 genes de quinasas, de los cuales 1.157 corresponden a quinasas eucariotas típicas (ePKs) y 137 a quinasas atípicas (aPKs). Estas enzimas son reguladores maestros de la fosforilación, un mecanismo de transducción de señales que controla virtualmente todos los procesos celulares al transferir grupos fosfato a proteínas diana para modular su función. La investigación no solo cuantificó estas proteínas, sino que las clasificó en nueve grupos y 115 familias, destacando la abundancia de las Tirosina Quinasas (TK) y las quinasas dependientes de Calcio/calmodulina (CAMK), además de identificar 96 pseudoquinasas con variaciones estructurales que sugieren funciones regulatorias únicas en esta especie de gran importancia económica.

Esta investigación de vanguardia fue desarrollada en el Laboratorio de Genómica y Genética de Interacciones Biológicas (LG²IB), perteneciente a la Universidad de Chile y al Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos (INTA). El trabajo fue liderado por el Dr. Rodrigo Pulgar Tejo y contó con la participación fundamental de los investigadores Dra. (c) Francisca Valeria Vera-Tamargo y Felipe Galdames-Contreras, quienes desarrollaron el estudio como parte de sus investigaciones doctorales y de pregrado, respectivamente. Asimismo, el Dr. Christian Eduardo Hodar Quiroga colaboró estrechamente en la guía académica y el desarrollo metodológico del proyecto. El estudio refleja una colaboración exitosa que integra formación de capital humano avanzado y financiamiento de ANID Fondecyt, consolidando un equipo multidisciplinario capaz de aplicar estrategias bioinformáticas predictivas a escala genómica y proteómica para desentrañar la complejidad biológica de los salmónidos en un contexto de investigación global de alto nivel.

El hallazgo se gestó en los laboratorios de la Universidad de Chile y ha sido difundido a través de la revista científica internacional Aquaculture, bajo el título "Genome-wide prediction and gene expression profiling of the Atlantic Salmon Kinome". Las instituciones involucradas incluyen facultades y centros de excelencia chilenos que han posicionado esta investigación en el escenario mundial de la biotecnología acuícola. El análisis utilizó recursos genómicos de alta calidad, específicamente el ensamblaje de referencia del genoma de Salmo salar (Ssal_v3.1) disponible en el National Center for Biotechnology Information (NCBI), y se complementó con datos públicos de secuenciación de ARN (RNA-Seq) para evaluar la expresión de estas quinasas en diversos tejidos del pez. Este entorno académico e institucional permitió integrar décadas de trayectoria en microbiología, nutrición funcional y control de patógenos.

Los resultados definitivos de esta investigación fueron publicados en el volumen 611 de la revista Aquaculture, con fecha oficial de enero de 2026, aunque el proceso de difusión institucional y académica comenzó en septiembre de 2025. Este hito científico se produce en un momento crítico donde la disponibilidad de un genoma de referencia de alta calidad, liberado apenas en los últimos cuatro años, ha permitido finalmente abordar estudios de esta magnitud y precisión. La cronología del estudio abarca desde la adjudicación de fondos FONDECYT Regular liderados por el profesor Pulgar hasta la culminación de tesis doctorales que alimentaron la base de datos del quinoma. La relevancia temporal es significativa, ya que la industria de la acuicultura busca urgentemente soluciones biotecnológicas para enfrentar desafíos actuales como el cambio climático y las infecciones persistentes, haciendo que este catálogo de quinasas sea una herramienta disponible y oportuna para la comunidad científica global.

La importancia de este descubrimiento radica en que el salmón posee el quinoma más extenso debido a un evento de duplicación completa de su genoma ocurrido hace aproximadamente 100 millones de años. Esta redundancia genética no es meramente numérica; sugiere que el salmón ha conservado un repertorio ampliado de respuestas celulares para adaptarse a entornos cambiantes, como variaciones de temperatura o ataques de patógenos. Además, el estudio demostró una alta conservación evolutiva con el quinoma humano, lo que permite la aplicación traslacional de conocimientos biomédicos previos. El hecho de que proteínas clave de señalización sean tan similares entre humanos y salmones abre la posibilidad de utilizar al salmón como un modelo biomédico innovador y, simultáneamente, aplicar fármacos ya probados en humanos para mejorar la salud de los peces. Este hallazgo redefine nuestra comprensión de la arquitectura de la señalización celular en vertebrados y proporciona una hoja de ruta para la intervención biotecnológica dirigida.

Los resultados tienen como objetivo final la optimización de la producción acuícola y el avance en el conocimiento básico de la biología de los peces. Al identificar las quinasas asociadas específicamente al tejido muscular, los investigadores pueden diseñar estrategias para potenciar el crecimiento y desarrollo del músculo esquelético, el tejido de mayor valor económico en la salmonicultura. Asimismo, el catálogo permite identificar dianas moleculares para aumentar la resistencia frente a patógenos intracelulares como Piscirickettsia salmonis, una de las mayores amenazas de la industria. Además del impacto productivo, este recurso establece una base sólida para futuros estudios funcionales que utilicen herramientas avanzadas como la fosfoproteómica y la edición génica con CRISPR/Cas9. En última instancia, este "diccionario" de quinasas sirve para modular respuestas al estrés ambiental y mejorar la eficiencia productiva bajo condiciones de cambio climático, asegurando la sostenibilidad de una fuente de proteína fundamental para la nutrición humana global.

El equipo empleó una sofisticada estrategia bioinformática predictiva combinando tres herramientas principales: Kinnanote, BLASTp y EggNOG, aplicadas al proteoma del salmón. Tras la identificación inicial, se realizó una curación manual exhaustiva para clasificar las quinasas en grupos y familias basados en la estructura y secuencia de su dominio catalítico. Posteriormente, se integró un análisis de expresión génica global utilizando datos de RNA-Seq de seis tejidos diferentes: músculo, hígado, cabeza, riñón, bazo, intestino y cerebro. Este análisis permitió descubrir que cada tejido presenta un perfil transcripcional específico, identificando 99 quinasas cuya abundancia es significativamente mayor en el músculo. El análisis de enriquecimiento funcional reveló que estas quinasas musculares regulan vías críticas, como la señalización por calcio y la de las proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK), fundamentales para la diferenciación de las células musculares. Este enfoque metodológico permitió conectar por primera vez la dotación genómica de enzimas con su función fisiológica real en el organismo.

Los líderes de la investigación subrayan el valor estratégico de este mapeo genómico para la ciencia y la industria. El Dr. Rodrigo Pulgar, manifiesta que: "Si bien el mapeo completo del quinoma del salmón (el conjunto de todas sus quinasas) es un hito fundamental por sí mismo, los hallazgos más significativos son dos. Primero, descubrimos que el salmón posee el quinoma más grande reportado en el reino animal, incluso más grande que el humano. Segundo, y a pesar de esa diferencia en tamaño, encontramos que estas enzimas están altamente conservadas a nivel evolutivo entre ambas especies". El experto también enfatizó que esta redundancia genética otorga al salmón una ventaja biológica adaptativa frente a desafíos externos. Por su parte, la publicación destaca que la caracterización de este catálogo de quinasas constituye el estándar de oro para la descripción comparativa en otras especies acuícolas. La visión de los académicos apunta a que el conocimiento de estas señales moleculares es el primer paso necesario para transitar desde una acuicultura tradicional hacia una biotecnología de precisión que pueda intervenir de forma segura y eficiente en los procesos de crecimiento y defensa inmunológica del pez.

Tras la caracterización descriptiva, el siguiente hito es la validación funcional de quinasas específicas para determinar su rol concreto en fenotipos de interés productivo y biomédico. El equipo de investigación ya ha comenzado a emplear la tecnología CRISPR/Cas9 en líneas celulares de salmón para editar estos genes y observar los efectos en la respuesta a infecciones intracelulares. Además, la alta conservación con los humanos permite proyectar ensayos utilizando fármacos inhibidores de quinasas ya aprobados por agencias de salud humana para evaluar su efectividad en el control de procesos biológicos en salmones. Se espera que las futuras investigaciones profundicen en la fosfoproteómica, analizando no solo la presencia de las quinasas, sino su estado de activación real y las redes de señalización que controlan bajo condiciones de estrés o enfermedad. Este camino hacia la investigación aplicada promete transformar la forma en que se aborda la salud y la nutrición en la acuicultura, integrando herramientas genómicas de última generación.

En conclusión, el estudio del quinoma de Salmo salar representa un avance paradigmático en la biología de vertebrados, proporcionando el mapa más completo de la maquinaria de señalización celular en una especie animal. Al revelar la existencia de 1.294 quinasas, esta investigación desentraña la complejidad derivada de la evolución genómica del salmón y su notable similitud con el ser humano. Este hito no solo fortalece la posición de la Universidad de Chile en la investigación científica internacional, sino que entrega herramientas tangibles para que la industria acuícola mejore la calidad del tejido muscular y la robustez de los peces frente a patógenos. La perspectiva a largo plazo es una integración sinérgica entre la acuicultura y la biomedicina, donde el salmón actúe como un modelo de estudio que acelere descubrimientos científicos aplicables a ambas áreas. Con este recurso genómico disponible, la comunidad científica cuenta ahora con una base sólida para impulsar la innovación biotecnológica y asegurar la sostenibilidad de la producción de alimentos a escala global.

Equipo Investigadores

• F. Vera-Tamargo

  • Laboratorio de Genómica y Genética de Interacciones Biológicas (LG2IB), Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos, Universidad de Chile
  • Centre for Research and Innovation in Aquaculture (CRIA), Universidad de Chile

• F. Galdames-Contreras

  • Laboratorio de Genómica y Genética de Interacciones Biológicas (LG2IB), Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos, Universidad de Chile
  • Centre for Research and Innovation in Aquaculture (CRIA), Universidad de Chile

• C. Hödar

  • Laboratorio de Bioinformática y Expresión Génica (LBEG), Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos, Universidad de Chile

• R. Pulgar

  • Laboratorio de Genómica y Genética de Interacciones Biológicas (LG2IB), Instituto de Nutrición y Tecnología de los Alimentos, Universidad de Chile
  • Centre for Research and Innovation in Aquaculture (CRIA), Universidad de Chile