1. Resultats Generals
2. SelK
3. Sel1
4. Sps
5. Elements SECIS
6. Maquinària

Després d’analitzar els genomes dels protistes anotats durant l’any 2011 observem que la selenoproteïnes SelK i Sel1 no es troben presents en aquests protistes.

Per altra banda, les dues formes enzimàtiques de la selenoproteïna Sps es troben en alguns dels protistes analitzats: S. parasitica i T. trahens. En el cas de B.hominis, només es troba homologia en Sps2. En altres protistes, s’han trobat proteïnes homòlogues en cisteïna de la selenoproteïna Sps: C.merolae, C. owczarzaki, H. arabidopsidis, N. gruberi, P. ultimum, P. tricornatum i P. ultimum.

Torna a dalt

La selenoproteïna K (SelK) és una família de selenoproteïnes que es troba en nombroses espècies d’eucariotes superiors. Per això, té sentit que en els protistes analitzats no es trobi aquesta selenoproteïna. A més, es coneix que la seqüència d’aquesta proteïna és bastant diferent entre insectes i vertebrats. Per això, hem realitzat un T_coffee de totes les queries utilitzades on es pot observar que les seqüències són molt diferents.

Cap query presenta una similaritat suficientment significativa en els genomes dels nostres protistes. Per tant, podrien haver-hi dues explicacions: SelK no es troba en aquests protistes (hipòtesi més recolzada pel fet que només s’ha trobat en eucariotes superiors) o la seqüència de SelK en aquests protistes és massa diferent respecte les queries utilitzades.

Torna a dalt

En el cas de Sel1 no hem detectat cap homòleg en els genomes dels protistes analitzats. Tot i això, cal tenir en compte que només hem utilitzat una query que va ser proporcionada pels professors. De fet, a la base de dades SelenoDB no hi ha actualment cap seqüència de Sel1 en cap organisme. Així, podria ser que hi hagués algun homòleg de Sel1 en aquests protistes però no l'haguem detectat degut a que la query no era l'adequada.

Torna a dalt

Similitud entre queries

Hem fet un T_coffee múltiple per tal de determinar com de semblants eren les nostres queries per a Sps. En el T_coffee podem observar clarament com les sis queries (Sps1 i Sps2 d'Homo sapiens, Drosophila melanogaster i Anopheles gambiae) tenen una similitud molt elevada, la puntuació és d'aproximadament 95.

D'altra banda, hi ha estudis que exposen que la cisteïna preferentment, però també l'arginina i la treonina, s'alineen amb la selenocisteïna en algunes famílies de selenoproteïnes eucariotes [13]. En aquest sentit cal destacar que el residu de major interès de les nostres queries, la selenocisteïna en Sps2 i l'homòleg corresponent en Sps1 arginina o treonina, sempre s'alineen en la mateixa columna, això indica una similitud qualitativa entre queries.

Concloem doncs que Sps1 i Sps2 tenen un grau d'identitat molt elevat entre elles en cada espècie, així com també entre espècies. Com que les queries són tan similars, a la majoria dels casos hem obtingut els mateixos hits en les mateixes parts dels diferents genomes. Sembla, per tant, que haguéssim pogut utilitzar menys queries des del principi, això hagués simplificat força la nostra tasca posterior, tot i que hauríem perdut alguns resultats que no ens han sortit iguals per les tres querys, com són els resultats per a N. gruberi i P. tricornutum.

Relacions d'homologia entre Sps1 i Sps2

A l'analitzar els resultats hem observat que els alineaments de T_coffee entre Sps1 i la query Sps1 per a un protista són molt semblants als alineaments de T_coffee entre Sps2 i la query Sps2 per al mateix protist. A més, en les proteïnes obtingudes amb la query de Sps1 hi ha presència de selenocisteïna (tot i que sabem de la bibliografia que Sps1 es caracteritza per no presentar selenocisteïna). També hem observat que el residu de la proteïna obtinguda que s'alinea amb la posició d'interès de cada query, U (en Sps2) i R o T (en Sps1), són el mateix en els dos casos, tenint així els mateixos resultats d'homòlegs en cisteïna o selenocisteïna tant en Sps1 com Sps2 en un mateix genoma.

Només hi ha una excepció: en el cas de B. hominis l'alineament obtingut amb T_coffee és diferent per Sps1 i Sps2. La selenocisteïna de la proteïna predita s'alinea amb la selenocisteïna de la query de Sps2, però no hi ha alineament entre la selenocisteïna de la proteïna predita amb l'arginina o treonina de la query de Sps1. Per trobar una explicació hem comprovat els exons predits per Exonerate: en Sps1 es prediuen tres exons, mentre que en Sps2 se'n prediuen quatre. Això pot indicar que Exonerate no ha considerat un dels exons com a suficientment bo en el cas de Sps1 i la no predicció d'aquest primer exó és el motiu que fa que l'alineament de la query amb la proteïna predita comenci posicions posteriors a l'arginina o la treonina.

Aquesta elevada similitud ens fa pensar que Sps1 i Sps2 podrien ser la mateixa proteïna en els protistes, és a dir, que l'especiació entre protistes i metazous (categoria que comparteixen totes les queries) va ser anterior a la duplicació de Sps1 i Sps2. Si això fos així, qualsevol dels dos gens paràlegs en un metazou seria igual d'útil per a trobar ortòlegs en un protist. Per obtenir més dades que recolzin aquesta hipòtesi hem analitzat diferents aspectes.

Primerament, hem realitzat uns alineaments amb T_coffee comparant les proteïnes obtingudes per Sps1 amb les proteïnes obtingudes per Sps2 d'un mateix protist:

Aquests alineaments mostren que les dues proteïnes són pràcticament idèntiques, de manera que tot sembla indicar que la proteïna obtinguda per Sps1 és la mateixa que per Sps2.

Per donar més pes a aquest argument hem intentat entendre les relacions de paralogia i ortologia entre els protistes i els organismes dels quals procedeixen les queries. Per fer-ho hem seguit l'algorisme d'Inparanoid (veure materials i mètodes). A les taules de resultats de relacions d'homologia s'observen els E-value obtinguts en el tBLASTn de Sps1 vs Sps2.

Per una banda es pot observar que els E-value corresponents al BLAST de la query protista contra el genoma del metazou i al BLAST de la query del metazou contra el genoma del protista són lleugerament diferents. Aquest procés es correspon amb un Best Bi-direccional Hit. El fet que els dos E-value siguin diferents pot estar causat perquè les mides de les bases de dades utilitzades són diferents.

Si analitzem els resultats obtinguts en el genoma d'Homo sapiens, podem veure que l'E-value dels BLAST que utilitza el hit Sps1 d'H. sapiens com a query contra el genoma d'H. Sapiens mostra un E-value significativament millor que els obtinguts amb el BLAST que alinea protista amb H. sapiens. Això ens indica que Sps1 i Sps2 són dos gens paràlegs en el genoma humà i que tots dos són ortòlegs del gen Sps que hem trobat en els nostres protistes. És a dir, sembla que l'especiació entre protistes i humans va ser anterior a la duplicació d'Sps.

Els resultats obtinguts per al genoma de Drosophila melanogaster són molt menys clars que els anteriors. En la majoria dels casos, l'E-value és significativament millor en els BLAST que utilitza el hit Sps1 de D. melanogaster com a query contra el genoma de D. melanogaster. No obstant, en altres casos això no es compleix: en alguns protitstes s'observa que els E-value dels BLAST dins de D. melanogaster són molt semblants amb els que es realitzen comparant els protistes amb D. Melanogaster; en altres, com és el cas de N. Gruberi i P. Tricornutum, s'observa tot el contrari al que esperaríem tot i que els valors E-value només són lleugerament diferents i podrien no considerar-se molt significatius. En conseqüència, basant-nos en aquestes dades, en aquest cas no podem concloure si l'especiació va ser abans o després de la duplicació.

Per a Anopheles gambiae no hem pogut dur a terme aquest procediment perquè la base de dades de BLAST no té caracteritzada la proteïna Sps per aquest metazou.

Semblaria raonable pensar que l'especiació entre protistes i metazous és anterior a la duplicació de Sps1 i Sps2, tal i com semblen indicar els resultats en H. sapiens. Tot i així, no hem trobat dades que justifiquin aquesta relació d'homologia en D. melanogaster i A. gambiae. Podria ser interessant utilitzar altres mètodes de predicció d'ortologia.

Torna a dalt

S'ha trobat elements SECIS en els genomes de tres protistes: B. hominis, C. merolae i S. parasitica.

En el cas de B. hominis, la regió del genoma que s'alinea amb Sps conté una selenocisteïna. Això es correspon amb el fet de trobar elements SECIS a la regió 3' UTR d'aquest residu. Aquests dos fets semblen recolzar que el protista B. hominis conté la selenoproteïna Sps en el seu genoma.

En el cas de C. merolae, s'ha trobat un homòleg en cisteïna alineat amb la selenocisteïna de la query i s'ha trobat elements SECIS a la regió 3' UTR d'aquesta cisteïna. El fet que trobem l'element SECIS sembla indicar que ancestralment en aquest genoma hi havia la selenoproteïna Sps. Actualment no hi ha presència de selenocisteïna per a Sps, de manera que no seria necessari aquest element per codificar aquest residu, però s'ha mantingut en el genoma perquè tampoc produeix cap efecte negatiu. Aquests resultats recolzen la nostra interpretació: el protista C. merolae té un homòleg en cisteïna de la selenoproteïna Sps.

En el cas de S. parasitica, s'ha trobat una selenocisteina corresponent a la selenoproteïna Sps. Aquests dos fets, trobar la selenocisteina i l'element SECIS en la regió seleccionada, semblen recolzar que el protista S. parasitica conté la selenoproteïna Sps en el seu genoma.

Hi ha alguns protistes com T. trahens que contenen la selenoproteïna Sps però que el programa SECISearch no ha trobat cap element SECIS a la regió 3' UTR del residu selenocisteïna. Pot ser que alguns elements SECIS no tinguin l'estructura amb la que treballa el programa SECISearch per trobar aquests elements, de manera que podrien haver-hi elements SECIS en aquesta regió, però que no fossin detectats.

Torna a dalt

Hem buscat la presència de maquinària de síntesi de selenoproteïnes (consulta els resultats), per a corroborar la seva existència en els genomes que hem estudiat.
Dels tres genomes de les espècies en les quals hem trobat selenoproteïnes només S. parasitica conté les cinc proteïnes de la maquinària i el tRNA^Sec. T. trahens en té quatre (eEFsec, SBP2, Sec43p i SLA/LP però no PSTK) i B. Hominis en té tres (eEFsec, Sec43p i SLA/LP). Cap d'aquests dos últims té el tRNA^Sec, però és possible que sigui a causa d'un error del programa tRNAscan-SE i per tant no utilitzem aquesta dada per a treure conclusions.

De la resta de genomes, encara que no hi haguem trobat cap de les nostres tres selenoproteïnes, alguns tenen tota o gran part de la maquinària de síntesi. Això fa molt probable que aquests organismes tinguin altres selenoproteïnes per a les quals requereixen aquests enzims.

El fet que en T. trahens només falti PSTK ens ha fet plantejar si el paper d'aquest enzim és redundant o bé si realment és imprescindible en la síntesi de selenoproteïnes. Aquest enzim està altament conservat, cosa que suggereix que té un paper important en la síntesi i/o la regulació. Tot i això, encara no es coneix la funció d'aquest. S'ha especulat que el paper de la fosfoseril-tRNA^Sec (el producte biosintètic d'aquesta quinasa) pot servir com a una forma d'emmagatzematge que després pot ser defosforilada i regenerar seril-tRNA^Sec per a la biosíntesi de Sec.[11] Si realment el paper d'aquest enzim és generar reserves i se'n pot prescindir, és possible que T. trahens tingui la maquinària necessària per a la síntesi i incorporació de Sec en proteïnes sense PSTK. Tot i això, malgrat tots els passos que s'han fet per a la caracterització de PSTK en estudis previs, encara en són necessaris més per tal de poder concloure la nostra hipòtesi.

Per últim, SBP2 és, juntament amb el tRNA i SPS1, limitant per a la incorporació de la Sec en cèl·lules de mamífer [12], però desconeixem si en protistes és igual d'essencial. És per això que no podem saber com repercuteix aquest dèficit en B. Hominis.

Torna a dalt