Selenoproteïnes
El seleni (Se) és un element nutricional essencial que resulta de vital importància per a la fisiologia d'una gran varietat d'espècies, incloent-hi als humans. Un exemple de la seva importància es la malaltia de Keshan, una miocardiopatia endèmica en certes àrees de la Xina on hi ha deficiència d'aquest element i que es por prevenir amb suplements de Se. A més hi ha evidencia de què canvis en la concentració de Se en humans poden afectar a la resposta immunitària, provocant en alguns casos neurodegeneració, malalties cardiovascular i càncer.
Les selenoproteïnes són proteïnes que incorporen seleni a la seva estructura mitjançant l'aminoàcid selenocïstena. Aquesta, considerada l'aminoàcid número 21, és codificada pel codó UGA en mRNA (TGA en DNA). Normalment, aquest codó correspon a un STOP, però en algunes ocasions, quan hi ha els elements i la maquinària de selenoproteïnes necessaris, pot codificar per a una selenocisteïna.
Aquesta es diferencia de la cisteïna en un àtom: canvia el sofre pel seleni, provocant un pKa més baix (5.2 vs 8.3) i més reactivitat.
Les selenoproteïnes amb la selenocisteïna com a residu catalític existeixen en el tres llinatges: archaea, bacterià i eucariota, però no en totes les seves espècies. Els llevats i les plantes superiors no tenen selenoproteïnes (almenys descrites fins ara) ni els components de la maquinària de síntesis. Poden presentar, però proteïnes homòlogues en cisteïna.
Síntesi
Per a la biosíntesis de les selenoproteïnes és necessari un tRNA específic(tRNASec), que és resultat de la conjugació de la serina mitjançant la seryl-tRNA synthetase, la modificació per part de la phosphoseryl-tRNA kinase i l'addició del seleni fosforilat.
La presència d'elements SECIS en el 3'-UTR del mRNA també es fa imprescindible perquè es reconegui el codó UGA no com a STOP sinó com a selenocisteïna. Aquesta estructura en loop és el lloc d'unió de la SBP2 (SECIS-binding protein 2). Per tant, es necessita la unió de SPB2 a l'element SECIS i el reclutament del factor d'elongació específic, eEF-Sec, unit al tRNA-Sec. D'aquesta manera, cofactors addicionals, com Sec p43, contribueixen en la síntesi de la selenoproteïna.
En el nostre projecte ens centrem en la cerca de les famílies de selenoproteïnes SelH, SelW i SelV.
SelH
SelH és una tioredoxin fold-like que conté un motiu molt conservat: Cys-X-X-Sec. Pesa 14 KDa, i la seva expressió es troba àmpliament distribuïda en una varietat de teixits i s'expressa especialment en les primeres etapes del desenvolupament embrionari. Els nivells de mRNAs de Sel H són molt sensibles a la ingesta de Seleni.
La seva localització és nuclear, i estudis de sobreexpressió suggereixen que intervé en la regulació dels nivells d'expressió dels elements involucrats en la síntesi de novo de glutatió i en la detoxificació de fase II en resposta a reaccions Redox.
SelV
Va ser identificada amb altres selenoproteïnes a través de l'anàlisi del genoma humà. La seva expressió sembla estar restringida al testicles, però la funció en aquest teixit encara és desconeguda. SelV comparteix seqüencies d'homologia amb altres selenoproteïnes, incloent SelH, Sel T i Sel W, en què totes tenen un motiu conservat Cys-X-X-Sec, que suggereix una funció Redox.
SelW
La selenoproteïna W, de uns 85-88 aminoàcids, es troba en múscul esquelètic amb una subunitat molecular amb un pes de 9,5 kDa. La interacció de la selenoproteïna W amb glutation suggereix que juga un paper antioxidant en les cèl·lules. Degut a la seva alta expressió en mioblasts proliferants fa pensar que juga un rol important en el creixement muscular i la diferenciació protegint als mioblasts en desenvolupament de l'estrès oxidatiu. La pèrdua d'aquesta selenoproteïna s'associa amb la malaltia del múscul blanc en ovelles.
Protists
És el regne d'éssers vius que inclou als protozous, algues, i fongs inferiors constituïts per cèl·lules eucariotes i que no presenten teixits o òrgans diferenciats. Poden ser unicel·lulars o multicel·lulars i presentar reproducció asexual o sexual. Per regla general tots són aerobis, tot i que alguns poden ser secundàriament anaerobis.
Nosaltres ens centrem en la cerca de selenoproteïnes de les families SelH, SelW i SelV en els genomes en blau de l'arbre de sota, i que s'expliquen amb detall a continuació.
Phaeodactylum tricornutum
Es tracta d'una diatomea de tres a sis micres, de forma semblant a un estel de tres puntes tot i que en un cultiu presenta dues formes: rodona o allargada. Les diatomees tenen un paper decisiu en la producció primària global, en la xarxa tròfica marina i serveixen com a aliment en el cultiu industrial d'animals aquàtics. Algunes espècies han estat triades per mesurar la qualitat de l'aigua i per a bioassaigs. Representa un bon model biològic gràcies a la seva manipulació i a les seves característiques fisiològiques, genètiques i de creixement.
Hyaloperonospora arabidopsidis
És un patògen de la planta model Arabidopsis. Ha estat molt útil en la comprensió de la relació entre oomicets i les seves plantes hoste. Aquest patògen natural que conté un impressionant nivell de diversitat genètica, sintetitza proteïnes de resistència i proteïnes de patògens no virulents. La disponibilitat del genoma d'H.arabidopsidis ha permès mitjançant anàlisis bioinformàtiques identificar almenys 130 efectors RXLR, potencialment utilitzables per sufocar els mecanismes de defensa de l'hoste i manipular altres processos cel·lulars d'acolliment.
Pythium ultimum
Pertany al gènere Oomycetes. Sobreviu en el sòl principalment com a oospora en substrats en degradació, on solen romandre molts anys. Una de les malalties que causa és la caiguda de plàntules degut a atacs sobtats en condicions d'humitat.
Ascogregarina taiwanensis
És un paràsit de mosquits i mosques. El seu cicle cel·lular inclou la formació de trophozpits i presenta una alta especificitat per l'hoste, sincronitzant els dos cicles de reproducció.
Blastocystis hominis
Protozou anaerobi estricte que presenta un cicle que comprèn tres estadis bàsics: vacuolar (5-30 micres), granular, ameboide i més recentment s'han descrit la forma quística infecciosa, multivacuolar i avacuolar. Aquesta última és de menor mida i habita a l'intestí prim.
S'ha plantejat que la seva transmissió és a través de l'aigua i dels aliments, de persona a persona. També s'ha proposat la transmissió zoonòtica atès que diverses espècies de Blastocystis infecten a mamífers, aus, rèptils, amfibis i fins i tot insectes, a pesar que B.hominis és l'única espècie acceptada com a present en els éssers humans.
Capsaspora owczarzaki
És una ameba simbiont dels pulmons del cargol Biomphalaria glabrata. Té molta rellevància per a la salut humana perquè el seu hoste, B. glabrata, és també l'hoste de S. mansoni i aquest és el causant de la schistosomiasis. Segons la Organització Mundial de la Salut (OMS), més de 600 milions de persones es troben en risc de patir una infecció, la majoria de les quals al tercer món. Capsaspora owczarzaki no només parasita l'intermediari de S. mansoni sinó que també s'ha observat que ataca i mata als esporocists de S.mansoni dintre del cargol. La seqüenciació ofereix la possibilitat d'esbrinar les relacions amb el patògens i trobar una nova manera d'eradicar-lo o almenys disminuir-ne la patogenicitat.
Cyanidioschyzon merolae
És una alga unicel·lular d'unes dues micres de diàmetre que habita zones amb altes concentracions de sulfat. Les cèl·lules de C.merole ofereixen avantatges únics per a l'estudi de les divisions de mitocondris i cloroplasts perquè no presenten paret cel·lular i el seu citosol conté únicament un nucli, un mitocondri i un plastidi. Per tant, les divisions poden ser sincronitzades i controlades. A més aquesta alga té el genoma més petit dels eucariotes fotosintètics.
Cryptosporidium muris
Protozou parasitari causant de l'enteritis greu en diferents espècies animals. Afecta sobretot a mamífers i té un interès especial en les explotacions de remugants ja que és una de les causes més freqüents de diarrea neonatal.
Cryptosporidium parvum
Agent causal de la criptosporidiosis humana. En les cèl·lules epitelials de l'intestí humà presenten una grandària d'entre 2 i 6 micres i es troben localitzats en vacúols parasitòfors. Les formes sense esporocists, són ovoides i poden mesurar entre 4,5 i 7,9 micres. Té vuit cromosomes de grandàries moleculars semblants i presenta un dels genomes més petits dels organismes unicel·lulars eucariòtics.
El cicle es completa en un sol hoste en dos dies. La infecció es produeix per ingestió de ooquists, provinents de la contaminació fecal ambiental o bé d'una persona animal infectats. La exquistació es produeix per contacte amb agents reductors, generalment líquids biliars o enzims digestius. En pacients afectats pel virus de la immunodeficiència humana s'han reportat quadres de diarrea secretora i diarrea associada a la síndrome de malabsorció.
Ectocarpus siliculosus
Alga d'uns 30 cm de longitud fixada al substrat per una estirp filamentosa, de color verd, marró o groguenc, formant una densa mata de filaments. És dioica, ja que forma lateralment i en l'extrem dels filaments, gametangis masculins i femenins. Es multiplica de forma vegetativa per fragmentació i sexualment per zoospores originades en esporangis pluriloculars.
Naegleria gruberi
Es tracta d'una ameba no patogènica (digastigomoeba). Presenta tres estadis durant la seva vida: amoeba, flagel·lat i quist. Els flagels del segon estadi estan formats per citosquelet de microtúbuls, i poden ser reabsorbits per tornar a l'estadi amoeba.
Polysphondylium pallidum
És un protozou que es reprodueix mitjançant espores, els agregats cel·lulars de les quals formes cadenes orientades de forma radial a les 7 hores d'incubació. Les glicoproteïnes de superfície i la seva participació en l'adhesió cel·lular han estat estudiats en aquest organisme.
Saprolegnia parasitica
Oomicet de la classe Saprolegniomycetidae que ataca una gran varietat de peixos, amfibis i crustacis, resultant així important per a l'aquicultura. És, econòmicament parlant, el patògen més importat del peixos, especialment del salmó.
Thecamonas trahens
És un eucariota unicel·lular i flagel·lat, que creix a tot el món especialment en aigua corrent i el sòl humit. És capaç de rastrejar la superfície on viuen per buscar menjar utilitzant el seu flagel posterior.