Resultats SelH
Per a la recerca de proteïnes de la família Sel H, s'utilitzen nombroses queries procedents d'espècies molt diverses. A causa d'aquestes diferències, considerem oportú dur a terme una comprovació prèvia a qualsevol estudi amb els genomes dels protists alineant-les amb TCOFFEE.
En aquest alineament comprovem la homologia de les proteïnes, així com el fet que la posició de la selenocisteïna o cisteïna homòloga coincideix. Per tant, ens assegurem que podem dur a terme l'anàlisi amb totes elles. Si s'observa amb deteniment el resultat, es pot comprovar com les queries de D.melanogaster (SelH2) i D.melanogaster (SelH3) no alineen prou bé a la regió de la selenocisteïna, i és per això que queden descartades per al nostre estudi.
Tot i així, al llarg del procés, algunes de les queries no han donat resultat en cap dels organismes analitzats, i és per això que no queden reflectides en els alineaments posteriors.
| Organisme | TBLASTN (e-value) | Exonerate | Genewise | Seqüència proteica | TCOFFEE | SECIS |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A.taiwanensis |  |
|
|
|
|
|
B.hominis | |
|
|
|
|
|
| C.merolae | |
|
|
|
|
|
| C.muris | |
|
|
|
|
|
| C.owczarzaki |  (8e -04) |
|
|
|
|
 |
| C.parvum | |
|
|
|
|
|
| E.siliculosus | |
|
|
|
|
|
| H.arabidopsidis | |
|
|
|
|
|
| N.gruberi | |
|
|
|
|
|
| P.pallidum | |
|
|
|
|
|
| P.tricornutum | (8e -20) |
|
|
|
|
 |
| P.ultimum | |
|
|
|
|
|
| S.parasitica | |
|
|
|
|
|
| T.trahens | (5e -11) |
|
|
|
|
 |
Per a informació detallada, feu clic sobre l'icona o si ho preferiu, sobre l'organisme del vostre interès.
Discussió
En la cerca dels homòlegs de Sel H en els organismes analitzats, obtenim tres resultats satisfactoris. Les proteïnes trobades en C.owczarzaki, P.tricornutum i T.trahens compleixen tots els requisits que ens permeten determinar que es tracta de selenoproteïnes. Totes presenten un codó UGA alineat amb les selenocisteïnes de les proteïnes query emprades, així com un element SECIS en cada cas.
Resultats SelV
L'estudi de la família de proteïnes Sel V parteix d'un nombre de queries reduït, donat que les bases de dades consultades són escasses en aquest cas. No obstant, i amb l'objectiu d'autenticar l'homologia i, per tant, la seva utilitat, fem un TCOFFEE de les queries.
En el resultat obtingut mostra com en els tres casos, les selenocisteïnes alineen entre elles, així com els aminoàcids que les rodegen.
| Organisme | TBLASTN (e-value) | Exonerate | Genewise | Seqüència proteica | TCOFFEE | SECIS |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A.taiwanensis |  |
|
|
|
|
|
B.hominis | |
|
|
|
|
|
| C.merolae | |
|
|
|
|
|
| C.muris | |
|
|
|
|
|
| C.owczarzaki | |
|
|
|
|
|
| C.parvum | |
|
|
|
|
|
| E.siliculosus | |
|
|
|
|
|
| H.arabidopsidis | |
|
|
|
|
|
| N.gruberi | |
|
|
|
|
|
| P.pallidum | |
|
|
|
|
|
| P.tricornutum | |
|
|
|
|
|
| P.ultimum | |
|
|
|
|
|
| S.parasitica | |
|
|
|
|
|
| T.trahens | |
|
|
|
|
|
Com s'aprecia en la taula, no s'obtenen resultats significatius en cap dels organismes. Això no implica que els TBLASTN no mostrin cap bon alineament, ben al contrari. A tall d'exemple, mostrem el BLAST on s'alinea la query de M.musculus contra el genoma de T.trahens. Si s'observa el resultat amb deteniment, es pot comprovar com, realment, els hits significatius obtinguts (cinc en aquest cas) alineen únicament la regió inicial de la query, on no s'inclou la selenocisteïna, i que consisteix únicament en repeticions de diversos aminoàcids (bàsicament Prolina i Treonina).
A pesar d'aquesta situació, procedim a l'anàlisi de cadascun dels hits obtinguts en els TBLASTN, però en cap cas obtenim resultats satisfactoris ni amb exonerate ni amb genewise.
Discussió
Donats els resultats obtinguts, podem afirmar que cap dels organismes analitzats presenta Sel V. Consultant bibliografia, i tal i com s'especifica en la introducció, Sel V és una família de proteïnes que és pròpia de mamífers, fet que justificaria la manca de resultats en els genomes de protists estudiats.
No obstant, per poder confirmar aquest fet, utilitzem una de les opcions del BLAST, - U, que el què permet és emmascarar una regió de la proteïna query per tal que no la tingui en compte a l'hora d'alinear-la amb el genoma, d'una manera semblant a com tracta les Low Complexity Regions. La determinació de la regió a emmascarar es duu a terme introduint els aminoàcids de la seqüència en minúscula.
En el cas de Sel V, emmascarem la regió inicial, que conté un gran nombre de repeticions d'aminoàcids que contribueixen a la inespecificitat de l'alineament. A més, obviem el filtratge d'e-value mínim (0,001) emprat fins ara per poder estudiar qualsevol possible alineament de la regió d'interès.
Els resultats obtinguts aplicant aquestes condicions tampoc són satisfactoris, tal com es mostra en l'exemple de l'alineament de la query de M.musculus amb el genoma de P.pallidum, un dels pocs casos en els quals es troben hits amb TBLASTN.
Finalment, i per assegurar-nos que la regió no emmascarada en aquest últim estudi correspon específicament a selenoproteïna V, fem un BLASTP en el qual observem que els aminoàcids en qüestió formen part d'un domini relativament inespecífic compartit amb les selenoproteïnes W, T i H. Per tant, en el cas de les queries utilitzades, aquesta situació també és previsible, i queda demostrada quan fem un TCOFFEE alineant-les amb les queries de la família Sel W. Amb aquest últim resultat confirmem, d'altra banda, la similitud descrita en estudis anteriors entre Sel V i Sel W.
Resultats SelW
Per a la recerca de proteïnes de la família Sel W, s'utilitzen queries de dues subfamílies (SelW1 i SelW2) procedents de diferents espècies . A causa d'aquestes diferències, considerem oportú dur a terme una comprovació prèvia a qualsevol estudi amb els genomes dels protists alineant-les amb TCOFFEE.
En aquest alineament comprovem la homologia de les proteïnes, així com el fet que la posició de la selenocisteïna o cisteïna homòloga coincideix. Per tant, ens assegurem que podem dur a terme l'anàlisi amb totes elles. Si s'observa amb deteniment el resultat, es pot comprovar com la query de M. Musculus (SelW1) no alinea prou bé a la regió de la selenocisteïna, i és per això que la descartem per al nostre estudi.
| Organisme | TBLASTN (e-value) | Exonerate | Genewise | Seqüència proteica | TCOFFEE | SECIS |
|---|---|---|---|---|---|---|
| A.taiwanensis |  |
|
|
|
|
|
B.hominis | |
|
|
|
|
|
| C.merolae | |
|
|
|
|
|
| C.muris | |
|
|
|
|
|
| C.owczarzaki |  (2e -08) |
|
|
|
|
 |
| C.parvum | |
|
|
|
|
|
| E.siliculosus |  (8e -43) |
|
|
|
|
 |
| H.arabidopsidis | |
|
|
|
|
|
| N.gruberi | |
|
|
|
|
|
| P.pallidum | |
|
|
|
|
|
| P.tricornutum | (7e -04) |
|
|
|
|
 |
| P.ultimum | |
|
|
|
|
|
| S.parasitica | |
|
|
|
|
|
| T.trahens | (1e -05) |
|
|
|
|
|
Per a informació detallada, feu clic sobre l'icona , o, si ho preferiu, sobre l'organisme del vostre interès.
Discussió
Per a la família de selenoproteïnes Sel W, hem trobat quatre que presenten un homòleg en el seu genoma. En el cas de C.owczarzaki i E.siliculosus obtenim resultats molt satisfactoris. Per a T.trahens, l'alineament del codó STOP amb les selenocisteïnes de les queries és correcte però no trobem elements SECIS en la regió genòmica adjacent.
El cas més interessant és el de P.tricornutum, en el qual trobem una possible selenoproteïna amb dos codons STOP al mig de la seqüència. Com que es tracta, en els dos casos, de codons UGA, procedim a l'alineament amb TCOFFEE i observem com el primer alinea amb la cisteïna de les queries que se situa dos residus en direcció C-terminal respecte les selenocisteïnes, les quals alineen amb l'altre codó STOP. D'altra banda, localitzem un element SECIS, tot i que d'score baix (7,86).
El motiu Cys-X-X-Sec és comú en la majoria de selenoproteïnes amb funcions Redox (com és el cas de Sel H i Sel V). Presumiblement, doncs, Sel W té també aquesta activitat. El que no hem trobat en la bibliografia consultada és que s'hagi reportat cap selenoproteïna W amb un domini que contingui dues selenocisteïnes. Per tant, potser ens trobem davant d'una situació que qüestionaria el fet que només les famílies Sel P i Sel L presenten aquesta característica.
No obstant, i amb l'objectiu d'aclarir si les famílies esmentades anteriorment (Sel P, Sel L i la pròpia Sel W) tenen alguna similitud en alguna regió que disti del propi domini d'acció, duem a terme un alineament amb algunes d'aquestes proteïnes. En concret, s'alineen Sel L i Sel W, donat que Sel P presenta nombroses selenocisteïnes però no com a integrants d'un domini actiu. Com s'observa en el resultat, les proteïnes no presenten cap domini que puguem considerar comú.
Tot i la novetat que presenta el nostre resultat, no hauria de resultar estrany trobar dues selenocisteïnes en una mateixa selenoproteïna. S'ha demostrat en estudis previs que tot i que la incorporació de la primera selenocisteïna és molt ineficient, aquesta incrementa fins a deu vegades la recodificació dels codons UGA situats downstream. És per aquest mateix motiu que no es pot descartar el nostre resultat.
Sel Machinery
El conjunt de proteïnes que fan possible la recodificació del codó UGA en selencisteïna i, per tant, la incorporació d'aquest aminoàcid a la seqüència proteica és el que s'anomena Sel-Machinery.
Hi ha nombroses proteïnes descrites que intervenen en la síntesi de selenoproteïnes, entre les quals, les més destacables són les que estudiem en la nostra cerca. En cada cas, les seqüències query s'han obtingut de NCBI o de UniProt.
eEF-Sec
Es tracta d'un factor d'elongació específic que permet la incorporació de la selenocisteïna a la seqüència proteica que s'està sintetitzant.
Pstk
Proteïna que s'encarrega de la fosforilació específica del seryl-tRNA(Sec) a O-phosphoseryl-tRNA(Sec), un intermediari necessari per a la síntesi de selenocisteïna.
SBP2
Secis Binding Protein. S'uneix a l'element SECIS de l'extrem 3'-UTR del mRNA de la selenoproteïna, possibilitant-ne així la síntesi.
Sec p43
També anomenada tRNA selenocysteine 1-associated protein 1. Està involucrada en els primers passos de síntesi de selenoproteïnes, possiblement en la metilació del tRNA(Sec).
SecS
La O-phosphoseryl-tRNA(Sec) selenium transferase s'encarrega de la conversió de l'O-phosphoseryl-tRNA(Sec) a selenocysteinyl-tRNA(Sec), un pas necessari per la síntesi de selenoproteïnes.
Sps2
La Selenophosphate synthetase 2 o Selenide water dikinase 2 és una selenoproteïna que duu a terme la síntesi de selenofosfat a partir de selènid i ATP.
tRNA-Sec
Es tracta d'un tRNA específic de Selenocisteïna, que permet la recodificació del codó UGA en selenocisteïna en comptes de STOP.
A continuació mostrem els resultats obtinguts per a cada proteïna en cadascun dels organismes estudiats.
| Organisme | eEF-Sec | Pstk | SBP2 | Secp 43 | Sec S | Sps 2 | tRNA-Sec |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A.taiwanensis |  |
|
|
|
 |
|
|
B.hominis | |
|
|
|
|
|
|
| C.merolae | |
|
|
|
|
|
|
| C.muris | |
|
|
|
|
|
|
| C.owczarzaki | |
|
|
|
|
|
|
| C.parvum | |
|
|
|
|
|
|
| E.siliculosus | |
|
|
|
|
|
|
| H.arabidopsidis | |
|
|
|
|
|
|
| N.gruberi | |
|
|
|
|
|
|
| P.pallidum | |
|
|
|
|
|
|
| P.tricornutum | |
|
|
|
|
|
|
| P.ultimum | |
|
|
|
|
|
|
| S.parasitica | |
|
|
|
|
|
|
| T.trahens | |
|
|
|
|
|
|
Per a informació detallada, feu clic sobre l'icona o si ho preferiu, sobre l'organisme del vostre interès.
Discussió
En un estudi com el nostre, la cerca de la maquinària de síntesi de selenoproteïnes resulta especialment interessant ja que permet demostrar la capacitat dels organismes en els quals trobem possibles selenoproteïnes de sintetitzar-les.
Així doncs, caldria esperar que aquells protists en els quals hem identificat selenproteïnes, presentessin també tota la Sel-machinery. Com s'observa a la taula superior, trobem maquinària de síntesi en tots els organismes analitzats si bé és cert que no presenten les proteïnes cercades en la seva totalitat. Aquest biaix de resultats es pot atribuir, segurament, a la falta d'exepriència, i amb tota probabilitat, si es realitzés una cerca més exhaustiva, les proteïnes que manquen es podrien trobar.
Cal esmentar que tots es resultats obtinguts s'han comprovat, posteriorment, amb una cerca BLASTP a NCBI, amb la qual assegurem que la proteïna trobada és, efectivament, la que preteníem trobar.
En el cas d'eEF-Sec, és present en tots els organismes excepte en A.taiwanensis i P.pallidum. Podem observar en el TCOFFEE global de totes les queries i les proteïnes obtingudes, com les seqüències trobades alineen perfectament. Així mateix, els resultats del BLASTP són favorables en tots els casos.
Si ens fixem en Pstk, els resultats, tot i ser menys abundants que en el cas anterior, també són positius per a sis dels catorze organismes analitzats. El TCOFFEE i els anàlisis amb BLASTP ens demostren la veracitat dels nostres resultats.
En relació a SBP2 trobem aquesta proteïna en nou organismes i, com en els casos anteriors, l'alineament amb TCOFFEE i el BLASTP també mostren resultats correctes.
Com en el cas de eEFSec, Sec-p43 la trobem en dotze organismes, i el TCOFFEE realitzat amb totes les seqüències demostra, com l'anàlisi amb BLASTP, la veracitat dels nostres resultats per aquesta proteïna.
Pel què fa a SecS, també és present en la gran majoria de protists estudiats, en un total de dotze. Procedim, com en els casos anteriors, a fer un alineament global amb TCOFFEE i l'anàlisi amb BLASTP i els resultats són igualment satisfactoris.
Sps2 és present en deu organismes. Com que es tracta d'una selenoproteïna, resulta especialment interessant l'alineament global amb TCOFFEE, en el qual podem observar com tots els organismes que en presenten tenen aquesta proteïna en forma de selenoproteïna excepte H.arabidopsidis, N.gruberi i P.ultimum que la tenen com a homòloga en cisteïna. Podem veure també que en el cas de P.tricornutum obtenim un fragment de la proteïna que no conté la selenocisteïna, i per tant, no podem determinar si es tracta de selenoproteïna o homòleg en cisteïna.
Finalment, per a la cerca dels tRNA-Sec s'utilitza la pàgina web creada des del CRG (Centre de Regulació Genòmica) en la qual es mostren els resultats per als organismes estudiats. Caldria esperar que tots els protists que tenen possibles selenoproteïnes i maquinària de síntesi tinguin també, en els seu genoma, el tRNA específic per a selenocisteïna. No obstant, els resultats esdevenen positius únicament per a A.taiwanensis, H.arabidopsidis i S.parasitica.