Introducción

Protistas Selenoproteínas

Protistas


Los protistas son un grupo de microorganismos eucariotas. Hay protistas tanto unicelulares como pluricelulares, y la característica que los distingue del resto de eucariotas es que no tienen tejidos especializados. Este grupo comprende, principalmente, las algas eucariotas unicelulares y los protozoos.

Los protistas habitan casi todo tipo de medio que contenga agua líquida. Muchos de ellos, como las algas, són fotosintéticos y són productores primarios, vitales para los ecosistemas, sobretodo el océano, donde los encontramos formando parte del fitopláncton.

Otros protistas, como los que pertenecen a las clases Kinetoplastidis y Apicomplexa, son los responsables de muchas enfermedades graves que afectan a los humanos, como por ejemplo la malaria o la enfermedad del sueño. También son la causa de enfermedades que afectan a otros animales y a plantas.

Metabolismo


Su nutrición varia según el tipo de protista. Los flagelados, por ejemplo, se alimentan por filtración cuando encuentran una presa. Otros protistas pueden fagocitar bacterias y digerir-los internamente.

TIPOS DE NUTRICIÓN SEGÚN EL METABOLISMO
Tipo de nutrición Fuente de energía Fuente de Carbono
Fotótrofos Luz solar Compuestos orgánicos o fixación del nitrógeno
Organótrofos Compuestos orgánicos Compuestos orgánicos

Reproducción


Se reproducen tanto sexualmente como asexualmente. No está claro cómo afecta la reproducción sexual a los cambios en su genoma. Además, la mayoría de poblaciones son el resultado de líneas de clones, que raramente intercambian genes con miembros de otras especies.

GENOMAS DE PROTISTAS SECUENCIADOS ESTE AÑO
Babesa bovis Entamoeba histolytica
Entamoeba terrapinae Giardia intestinallis
Monosiga brevicollis Phytophtora sojae
Phytophtora ramorum Thalassiosira pseudonana
Theileria Trypanozoma cruzi

Thalassiosira pseudonana es una especie de diatomea marina. Las diatomeas son algas eucariotas, fotosintéticas, que se encuentran tanto en aguas dulces como saladas y constituyen el 20% de la productividad primaria.
Una característica principal de las diatomeas es su cubierta de sílice, perfectamente ordenada. El genoma de la T.pseudonana en concreto es el primer genoma de fitopláncton eucariota que se ha secuenciado, y ha servido de modelo de estudio de la fisiologia del resto de diatomeas.


Phytophtora sojae es un oomiceto patógeno de plantas, típicamente de la planta de soja, que causa la putrefacción del tallo y las raíces. Es un organismo diploide patógeno que en condiciones húmedas produce zoosporas, que viajan por el agua hasta las raíces de la planta. Si las condiciones ambientales son desfavorables, P.sojae es capaz de vivir en forma de oospora, quedando en estado latente en el suelo hasta que las condiciones sean favorables para germinar y pasar a la forma patógena de zoospora.


Phytophtora ramorum es un oomiceto patógeno causante de la enfermedad llamada "infección repentina del roble", que afecta al roble y a otros árboles robustos, produciendo su muerte rápidamente.


Theileria es un género de protozoos parásitos que pertenece al fílum Apicomplexia, y es muy cercano a los plasmodiums. Las especies más importantes de este género són: Theileria annulata, parásito protozoario que causa theileriasis tropical al ganado; y Theileria parva, protozoo parásito que causa la fiebre de la costa Este. Las dos enfermedades se transmiten por garrapatas.


Babesa bovis es un protozoo que parasita e infecta al ganado en regiones tropicales y sub-tropicales, causando grandes pérdidas.


Entamoeba histolytica es un protozoo eucariota de forma ameboide. Es un patógeno parásito que afecta principalmente al hombre, aunque también afecta a otros animales tales como el perro. Al hombre le puede causar amebosis, colitis amébica y absceso hepático. Su hábitat es la pared y
la luz del colon. Puede presentarse en el organismo en forma de trofozoito (anaerobio facultativo) o de quiste.
El quiste es su forma de resistencia y multiplicación, que le permite traspasar la barrera ácida del estómago hasta el intestino delgado. Se ingiere en esta forma, razón por la cual nos infecta.


Entamoeba terrapinae es un organismo comensal que afecta a las tortugas. Se sabe muy poco de este organismo, excepto que, basándonos en estudios de DNA, no está específicamente ligada a ninguna otra especie de Entamoeba en estudio.


Trypanozoma cruzi protista de la clase Inetoplastea, caracterizado por la presencia de un solo flagelo y una sola mitocondria, dentro de la cual encontramos su genoma formado por una red compacta y compleja llamada cinetoplasto. Es un parásito intracelular causante de la enfermedad de Chagas. En su ciclo de vida intervienen tanto vertebrados como invertebrados.


Monosiga brevicollis es un coanoflagelado marino, heterótrofo, unicelular y formador de colónias eucariotas. Los coanoflagelados son un grupo muy estudiado perque son los organismos unicelulares más cercanos a los animales, y da mucha información sobre el origen de la pluricelularidad.


Giardia intestinallis también llamado G.lamblia, es un protozoo flagelado que pertenece al orden Diplomonadida. Es un patógeno parásito de los intestinos de humanos y otros mamíferos, causando la enfermedad llamada giardiasis o lambliasis. Se puede presentar en forma de quiste, forma en la que llega y entra en el organismo. Allí pasa a su forma patogénica de trofozoito, y para salir del organismo y sobrevivir fuera, vuelve a la forma de quiste.

Selenoproteínas


El Selenio


El selenio es un oligoelemento que forma parte de varias enzimas procarióticas y eucarióticas que están envueltas en reacciones redox. El selenio en estas selenoproteínas es incorporado como aminoácido único, selenocisteína, durante la traducción. La selenocisteína (Sec) está codificada por el codón UGA y es considerado el aminoácido número 21.

Las Selenoproteínas


Las proteínas que incorporan selenocisteína se llaman selenoproteínas. En las selenoproteínas caracterizadas funcionalmente, Sec forma parte del centro activo y está involucrada en homeostasis redox y en la defensa frente al estrés oxidativo. Para la mayoría de las selenoproteínas existen proteínas homólogas que contienen cisteína (Cys). Los estudios comparativos y de mutagénesis revelan que Sec y Cys tienen una función análoga, pero que las variantes con Sec son mejores catalizadores en un rango más amplio de pH. A pesar de esta ventaja selectiva, debida al bajo pKa y nucleofilicidad de Sec, no todas las especies incorporan Sec. En una especie dada, el selenoproteoma es un conjunto discreto de proteínas. Estos selenoproteomas varían en número y tipo de familias de selenoproteínas entre diferentes especies.

¿Cómo se sintetizan?

La incorporación de selenocisteína ocurre vía un mecanismo interesante y único. La Sec es incorporada traduccionalmente en la síntesis proteica por un tRNASec que aparea con un codón UGA del mRNA. El tRNA para la selenocisteína es cargado con serina y después enzimáticamente selenilado para producir la selenocisteinil-tRNA. El codón UGA (que normalmente codifica el fin de la síntesis de la cadena polipeptídica) es reprogramado traduccionalmente por una secuencia de inserción de Sec (elemento SECIS) presente exclusivamente en los mRNA de las selenorpoteínas.

El elemento SECIS (selenocysteine insertion sequence) es un motivo estructural del RNA mensajero formado por una secuencia de nucleótidos. En presencia de un codón UGA, el elemento SECIS hace que la célula inserte una selenocisteina en la secuencia proteica que está siendo traducida. En ausencia de este elemento, el codón UGA hace que se detenga la traducción.
El elemento SECIS está definido por unas secuencias de nucleótidos y por una estructura secundaria características. Esta estructura secundaria es el resultado del apareamiento de bases del RNA mensajero. En bacterias el elemento SECIS está inmediatamente downstream del codón UGA que codifica Sec; en eucariotas en cambio está distante del codón: se encuentra siempre en la región 3´ no traducida del mRNA. La descodificación de Sec requiere, además, de un factor de elongación específico (EF-Sec, también llamado selB); en eucariotas participan además otras dos proteínas.



¿Cómo se localizan en un genoma?

Las selenoproteínas son difíciles de identificar en la secuencia del genoma porqué uilitzan el codon UGA, normalmente un codón de finalización, para especificar Sec. El rol dual del codón UGA en las selenoproteínas las hace indetectables para los programas de predicción de genes, y en consecuencia, los genes que codifican para selenoproteínas están, en general, incorrectamente anotados en los genomas de organismos eucariotas. La disponibilidad de un número creciente de genomas ha hecho posible una mejor caracterización del conjunto de selenoproteínas eucariotas. La comparación directa ente secuencias de aminoácidos ha sido también de utilidad para identificar nuevas selenoproteínas. Además en el campo de la bioinformática se han desarrollado muchos programas para buscar el elemento SECIS en las secuencias del genoma, cuyo objetivo suele ser la identificación de selenoproteinas

Familias estudiadas

Se conocen diferentes familias de selenoproteínas, la familia Sel2 se decribió en Plasmodium Falciparum y no tiene función conocida. Por su parte, SelO es una familia que está ampliamente distribuida y tiene homólogos en animales, bacterias, levadura y plantas; y su función tampoco es conocida. Solo los homólogos en vertebrados tienen selenocisteína, localizada en la región C-terminal en la penúltima posición. En la SelO homóloga de otros organismos, la selenocisteína está reemplazada por cisteína.