Selenoproteïnes en Protistes

El desenvolupament de programes informàtics pel rastreig de seqüències determinades en les bases de dades genòmiques disponibles per a la comunitat científica ha suposat una revolució en la forma d’entendre la Biologia del segle XXI.

En el desenvolupament d’aquest treball hem emprat una sèrie d’eines bioinformàtiques (BLAST, Exonerate, GeneWise, T-Coffee, SECISearch, entre d’altres) per tal d’identificar dues famílies de selenoproteïnes, MsrA i SelR, als genomes de 13 protistes diferents que han estat seqüenciats aquest any. La dificultat en la cerca de selenoproteïnes rau en el fet que contenen selenocisteïna (Sec o U), el 21è aminoàcid, un anàleg de cisteïna (Cys) en la qual s’ha substituït l’àtom de sofre per un de seleni. La Sec ve codificada pel codó UGA que, generalment, constitueix un codó d’STOP. Tanmateix, en presència d’una estructura tridimensional en forma de loop, la SElenoCystein Insertion Sequence (SECIS), a l’extrem 3’ no traduït dels gens, la maquinària de traducció de selenoproteïnes és reclutada i s’evita la terminació. Per aquest motiu, l’anotació de les selenoproteïnes sol ser incorrecte i ha de ser corregida un cop trobades.

Pel que fa a MsrA i SelR, ambdues selenoproteïnes són enzims metionina sulfòxid reductasa (Msr) i, com la majoria de les selenoproteïnes descrites, juguen un paper important en la regulació de l’estrés oxidatiu. Hem trobat 2 selenoproteïnes de la família de MsrA als genomes de P. tricornatum i T. trahens, així com 13 homòlegs amb Cys de MsrA i 14 de SelR en els genomes d’altres protistes. Per tant, els resultats aquí presentats poden ser rellevants d’una banda, per a l’estudi de la protecció contra l’envelliment per dany cel·lular causat per reactive oxygen species (ROS) i la regulació de les vies de senyalització en les participen, i, d’altra banda, per l’estudi de les relacions filogenètiques entre els protistes en funció de la conservació de les selenoproteïnes.

El desarrollo de programas informáticos para el rastreo de secuencias determinadas en las bases de datos genómicas disponibles para la comunidad científica ha supuesto una revolución en la forma de concebir la Biología del siglo XXI.

Para desarrollar este trabajo hemos usado una serie de herramientas bioinformáticas (BLAST, Exonerate, GeneWise, T-Coffee, SECISearch, entre otras) con el objetivo de identificar 2 famiílias de selenoproteínas, MsrA y SelR, en los genomas de 13 protistas diferentes que han sido secuenciados este año. La dificultad en la búsqueda de selenoproteínas radica en el hecho de que contienen selenocisteína (Sec o U), el aminoácido 21, un análogo de cisteína (Cys) en el cual se ha sustituido el átomo de azufre por uno de selenio. La Sec viene codificada por el codón UGA que, generalmente, consistituye un codón de STOP. Sin embargo, en presencia de una estructura tridimensional en forma de loop, la SElenoCystein Insertion Sequence (SECIS), en el extremo 3’ no traducido de los genes, la maquinaria de traducción de selenoproteínas es reclutada y se evita la terminación. Por este motivo la anotación de las selenoproteínas suele ser incorrecta y debe ser corregida una vez encontradas.

En cuanto a MsrA y SelR, ambas selenoproteínas son enzimas metionina sulfóxido reductasa (Msr) y, como la mayoría de las selenoproteínas descritas, juegan un papel importante en la regulación del estrés oxidativo. Hemos encontrado dos selenoproteïnas de la família de MsrA en los genomas de P.tricornatum y T.trahens, así como 13 homólogos con Cys de MsrA y 14 de SelR en los genomas de otros protistas. Por lo tanto, los resultados aquí presentados pueden ser relevantes por un lado, para el estudio de la protección contra el envejecimiento por daño celular causado por reactive oxygen species (ROS) y la regulación de las vías de señalización en las que participan, y, por otro lado, para el estudio de las relaciones filogenéticas entre los protistas en función de la conservación de las selenoproteínas.

Developing computer programms that are able to scan free-access genome databases have meant a revolution in the way we think about Biology in XXI century.

In this study we have taken advantage of a range of bioinformatic tools (such as BLAST, Exonerate, GeneWise, T-Coffee, SECISearch) in order to indentify two families of selenoproteins, MsrA and SelR, in 13 diferent protists' genomes sequenced this year. Searching selenoproteins is a difficult work as they contain selenocystein (Sec or U), the 21st aminoacid, an analogous of cystein (Cys) where the sulfur has been replaced by selenium. Sec is codified by UGA that usually works a STOP codon. However, when there is a 3D loop structure, SElenoCystein Insertion Sequence (SECIS), in the genes 3’ non-translated, selenoproteins translation machinery is recruited and termination is avoided. That is the reason why selenoproteins annotation tends to be inappropriate and should be corrected once you found them in a genome.

Regarding MsrA and SelR, both selenoproteins are methionine sulfoxide reductase enzymes (Msr) and like most of the selenoproteins described they play an important role in oxidative estress regulation. We have found two selenoproteins of the MsrA family in P. tricornatum and T. trahens genomes and 13 MsrA Cys-containing-homologous and 14 SelR Cys-containing-homologous in other protists genomes.Therefore, our results could be relevant on one hand, to study protection against aging caused by cellular damaged resulting from reactive oxygen species (ROS) and signalling pathways regulation in which they take part, and on the other hand to study phylogenetical relationships between protists depending on selenoproteins conservation.