New paper: Biomedical Potential of the Deep-Sea Vent Mussel 𝘉𝘢𝘵𝘩𝘺𝘮𝘰𝘥𝘪𝘰𝘭𝘶𝘴 𝘢𝘻𝘰𝘳𝘪𝘤𝘶𝘴
Published in Marine Drugs, the review article “Biomedical Potential of the Deep-Sea Vent Mussel Bathymodiolus azoricus: Integrating Immunity, Bioadhesion, Biomineralization, and Targeted Transcriptomic Reanalysis” explores how biological adaptations evolved in one of the most extreme environments on Earth may provide new directions for biomedical discovery and the development of bioinspired materials.
Focusing on the hydrothermal vent mussel Bathymodiolus azoricus, a dominant species at Mid-Atlantic Ridge hydrothermal fields, the review brings together research areas that have largely developed separately: innate immunity and host–symbiont interactions, mussel-derived wet adhesion and byssal structural proteins, and shell biomineralization and repair. These perspectives are complemented by targeted reanalysis of gill and foot transcriptomic resources to identify molecular families of potential biomedical and biomaterials relevance.
The study highlights several biological systems of particular interest. The immune system of B. azoricus provides a model for investigating how an animal can maintain beneficial bacterial symbioses while remaining capable of responding to potentially harmful microorganisms. At the same time, its byssal attachment system raises new questions about the molecular mechanisms underlying strong adhesion in wet environments, while shell formation and repair offer an additional perspective on biomineralization and regenerative processes.
Targeted transcriptomic reanalysis identified candidate molecular families relevant to these questions, including an Mfp-2-like mussel foot protein and preCol-D-, preCol-NG- and preCol-P-like structural proteins in foot tissue. These candidates provide molecular starting points for future investigations into wet adhesion and structural biomaterials, although their protein expression, post-translational modifications and functional properties remain to be experimentally demonstrated.
A central hypothesis developed in the review concerns the unusual geochemical environment inhabited by B. azoricus. Long-term exposure to metal-rich hydrothermal conditions may have influenced the chemistry and structural properties of its adhesive and byssal proteins. Because metal–catechol interactions, particularly those involving DOPA and Fe³⁺, are important components of mussel adhesion, B. azoricus provides a compelling system in which to investigate whether adaptation to hydrothermal environments has generated distinctive metal-dependent adhesive properties. Importantly, this remains a testable hypothesis rather than a demonstrated functional advantage, requiring direct comparison with shallow-water mussels.
The review identifies several priorities for future research, including:
- Biochemical characterization of native or recombinant mussel foot protein and preCol candidates;
- Determination of DOPA content and other relevant post-translational modifications;
- Comparative studies of Fe³⁺ binding, wet adhesion and mechanical properties between B. azoricus and shallow-water mussels;
- Protein-level validation of transcript-derived molecular candidates;
- Transcriptomic and proteomic characterization of mantle and shell-associated molecular systems involved in biomineralization and repair.
By bringing together deep-sea adaptation, immunity, host–microbe interactions, bioadhesion and biomineralization, this work positions B. azoricus as an important experimental system for investigating whether biological solutions evolved under hydrothermal vent conditions can inspire new molecular designs and engineered biomedical materials.
The article is available in open access: Bettencourt, R., Reis, R. L., & Silva, T. H. (2026). Biomedical Potential of the Deep-Sea Vent Mussel Bathymodiolus azoricus: Integrating Immunity, Bioadhesion, Biomineralization, and Targeted Transcriptomic Reanalysis. Marine Drugs, 24(9), 318. https://doi.org/10.3390/md24090318
PT
Publicado na revista Marine Drugs, o artigo de revisão “Biomedical Potential of the Deep-Sea Vent Mussel Bathymodiolus azoricus: Integrating Immunity, Bioadhesion, Biomineralization, and Targeted Transcriptomic Reanalysis” explora de que forma adaptações biológicas desenvolvidas num dos ambientes mais extremos do planeta poderão abrir novas perspetivas para a descoberta biomédica e para o desenvolvimento de materiais inspirados em produtos naturais de origem marinha.
Centrando-se no mexilhão de fontes hidrotermais Bathymodiolus azoricus, uma espécie dominante em campos hidrotermais da Dorsal Mesoatlântica, esta revisão reúne áreas de investigação que têm evoluído, em grande parte, de forma independente: imunidade inata e interações hospedeiro–simbionte, adesão em meio aquático e proteínas estruturais do bissus, e biomineralização e reparação da concha. Estas vertentes são complementadas por uma reanálise dirigida de recursos transcriptómicos da brânquia e do pé, com o objetivo de identificar famílias moleculares com potencial interesse biomédico e para o desenvolvimento de biomateriais.
O estudo destaca vários sistemas biológicos de particular interesse. O sistema imunitário de B. azoricus constitui um modelo para investigar de que forma um animal consegue manter simbioses bacterianas benéficas e, simultaneamente, conservar a capacidade de responder a microrganismos potencialmente prejudiciais. Paralelamente, o seu sistema de fixação através do bisso levanta novas questões sobre os mecanismos moleculares responsáveis por uma forte adesão em ambientes aquáticos, enquanto a formação e reparação da concha oferecem uma perspetiva adicional sobre processos de biomineralização e regeneração.
A reanálise transcriptómica dirigida permitiu identificar famílias moleculares candidatas relevantes para estas questões, incluindo uma proteína do pé semelhante à Mfp-2 e proteínas estruturais semelhantes às preCol-D, preCol-NG e preCol-P. Estes candidatos constituem pontos de partida moleculares para futuras investigações sobre adesão em meio aquático e biomateriais estruturais, embora a sua expressão ao nível proteico, modificações pós-tradução e propriedades funcionais necessitem ainda de confirmação experimental.
Uma das hipóteses centrais desenvolvidas nesta revisão relaciona-se com o ambiente geoquímico muito particular em que vive B. azoricus. A exposição prolongada às condições hidrotermais, caracterizadas por elevadas concentrações de metais, poderá ter influenciado a química e as propriedades estruturais das suas proteínas adesivas e do bisso. Considerando que as interações metal–catecol, nomeadamente as que envolvem DOPA e Fe³⁺, desempenham um papel importante na adesão dos mexilhões, B. azoricus constitui um sistema particularmente interessante para investigar se a adaptação aos ambientes hidrotermais originou propriedades adesivas dependentes de metais distintas das observadas em mexilhões de águas costeiras. Esta possibilidade constitui, contudo, uma hipótese experimentalmente testável e não uma vantagem funcional já demonstrada.
A revisão identifica várias prioridades para investigação futura, incluindo:
- A caracterização bioquímica de proteínas candidatas do pé e do bissus, naturais ou produzidas por via recombinante;
- A determinação do conteúdo em DOPA e de outras modificações pós-tradução relevantes;
- Estudos comparativos da ligação a Fe³⁺, adesão em meio aquático e propriedades mecânicas entre B. azoricus e mexilhões de águas superficiais;
- A validação ao nível proteico dos candidatos moleculares identificados através da transcriptómica;
- A caracterização transcriptómica e proteómica do manto e dos sistemas moleculares associados à biomineralização e reparação da concha.
Ao reunir adaptação ao mar profundo, imunidade, interações hospedeiro–microrganismo, bioadesão e biomineralização, este trabalho posiciona B. azoricus como um importante sistema experimental para investigar se soluções biológicas desenvolvidas ao longo da adaptação às fontes hidrotermais poderão inspirar novos desenhos moleculares e materiais biomédicos inspirados em produtos naturais de origem marinha.
O artigo encontra-se disponível em acesso aberto: Bettencourt, R., Reis, R. L., & Silva, T. H. (2026). Biomedical Potential of the Deep-Sea Vent Mussel Bathymodiolus azoricus: Integrating Immunity, Bioadhesion, Biomineralization, and Targeted Transcriptomic Reanalysis. Marine Drugs, 24(9), 318. https://doi.org/10.3390/md24090318
LUÍS VALENTIM
VALTER MEDEIROS