Carole Borchiellini, André Le Bivic, Sébastien Santini, Emmanuelle Renard, Jean-Michel Claverie, Cyril Jourda, Hassiba Belahbib, Laboratoire de chimie bactérienne (LCB), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut méditerranéen de biodiversité et d'écologie marine et continentale (IMBE), Avignon Université (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UMR237-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM), Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Information génomique et structurale (IGS), Peuplements végétaux et bioagresseurs en milieu tropical (UMR PVBMT), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de La Réunion (UR), ANR-11-IDEX-0001-02/11-IDEX-0001,AMIDEX,AMIDEX(2011), ANR-10-INBS-09-01/10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-11-IDEX-0001-02/11-LABX-0054,INFORM,Flux d'inFormation et organisation de la membrane(2011), Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), Université d'Avignon et des Pays du Vaucluse (AU)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UMR237-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (CIRAD)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut national de la recherche agronomique [Montpellier] (INRA Montpellier), Réseau National des Systèmes Complexes (RNSC), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (CIRAD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CGE-CPU-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Borchiellini, Carole, INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE - - Amidex2011 - ANR-11-IDEX-0001 - IDEX - VALID, and Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID
The emergence of epithelia was the foundation of metazoan expansion. To investigate the early evolution of animal epithelia, we sequenced the genome and transcriptomes of two new sponge species to characterize epithelial markers such as the E-cadherin complex and the polarity complexes for all classes (Calcarea, Demospongiae, Hexactinellida, Homoscleromorpha) of sponges (phylum Porifera) and compare them with their homologs in Placozoa and in Ctenophora. We found that Placozoa and most sponges possess orthologs of all essential genes encoding proteins characteristic of bilaterian epithelial cells, as well as their conserved interaction domains. In stark contrast, we found that ctenophores lack several major polarity complex components such as the Crumbs complex and Scribble. Furthermore, the E-cadherin ctenophore ortholog exhibits a divergent cytoplasmic domain making it unlikely to interact with its canonical cytoplasmic partners. These unexpected findings challenge the current evolutionary paradigm on the emergence of epithelia.SIGNIFICANT STATEMENTEpithelial tissues are a hallmark of metazoans deeply linked to the evolution of the complex morphogenesis processes characterizing their development. However, studies on the epithelial features of non-bilaterians are still sparse and it remains unclear whether the last common metazoan ancestor possessed a fully functional epithelial toolkit or if it was acquired later during metazoan evolution. In this work, we demonstrate that if sponges have a well conserved and functionally predicted epithelial toolkit, Ctenophores have either divergent adhesion complexes or lack essential polarity complexes. Altogether, our results raise a doubt on the homology of protein complexes and structures involved in cell polarity and adhesive type junctions between Ctenophora and Bilateria epithelia.