Selenoproteïnes de Tupaia chinensis

A continuació es mostra una taula resum de la conservació de selenoproteïnes en les diferents espècies. S'especifica si aquestes s'han conservat (Sí), si no s'han conservat com a selenoproteïnes (No) i si la proteïna no es troba en aquell genoma (-).

És la família de selenoproteïnes més gran en vertebrats i la seva funció és protegir del dany oxidatiu. En mamífers s'han descrit vuit proteïnes diferents, les quals es troben com a homòlegs en cisteïna o com a selenoproteïnes en diferents organismes. En la majoria de mamífers, GPx1-4 i GPx6 són selenoproteïnes i GPx5, GPx7 i GPx8 són homòlegs amb cisteïna. En M.musculus GPx6 és considera un homòleg amb cisteïna. [2]

GPx1
Com a referència s'ha utilitzat la proteïna d'humans. S'ha trobat un hit amb una bona homologia (e-value=2e-57), selenocisteïna i un element SECIS de grau A a uns 40 nucleòtids del final de la proteïna. Tot i estar a una distància molt propera, en altres selenoproteïnes de mamífers s'han documentat elements SECIS a distàncies menors [2]. Cal dir que no s'ha aconseguit alinear els primers aminoàcids de la seqüència de la proteïna. Finalment es pot concloure que GPx1 està present en T.chinensis.

GPx2
Per la seva cerca s'ha utilitzat la query d'H.sapiens. El hit amb major homologia (e-value=3e-64) té un residu de selenocisteïna i s'alinea completament. S'ha trobat un element SECIS de grau A al seu extrem 3'-UTR a una distància de 220 nucleòtids de la CDS (Protein Coding Sequence). Per tant, aquesta selenoproteïna es troba al genoma de T.chinensis.

GPx3
Aquesta selenoproteïna s'alinea en 5 regions diferents del genoma de T.chinensis de manera significativa. La regió que presenta una major homologia amb la query inicial (e-value=7e-21) s'alinea completament, conserva una selenocisteïna i conté un element SECIS situat a l'extrem 3'-UTR a una distància aproximada de 585 nucleòtids de la CDS. La resta de scaffolds s'han relacionat amb les altres selenoproteïnes de la famíla GPx, per tant es pot confirmar que la seqüència escollida correspon a la selenoproteïna GPx3.

GPx4
L’espècie de referència utilitzada per a trobar-la ha estat també H.sapiens. La regió que presenta una major homologia (e-value=1e-51) conserva una selenocisteïna i s'ha predit un element SECIS a l'extrem 3'-UTR de grau A a una distància d'uns 50 nucleòtids de la CDS. Destaca el fet que la proteïna s'ha aconseguit alinear des de l'aminoàcid 41 el qual és una Met. Això fa pensar que aquesta proteïna a T.chinensis podria ser més curta que en humans.

GPx5
La proteïna GPx5 és una de les més recentment trobades i sembla ser el resultat d'una duplicació de la proteïna GPx3. No s'ha identificat la presència de selenocisteïnes en aquesta proteïna [2].El millor hit trobat coincideix amb la regió on es troba GPx6. Aquest fet pot ser degut a la gran homologia que presenta GPx5 amb GPx6 i també amb les altres selenoproteïnes de la seva família. Per tant, s'ha escollit un hit amb un e-value major de l'establert en els criteris inicials (e-value=1e-08). No s'ha trobat cap residu de selenocisteïna ni element SECIS, tal i com s'esperava. Es conclou que GPx5 s'ha conservat com a homòleg en cisteïna.

GPx6
GPx6 també és una de les selenoproteïnes més recentment desenvolupades i sembla ser el resultat d'una duplicaciò de GPx3 [2]. El millor hit trobat ha presentat un e-value de 5e-27 i no s'ha aconseguit alinear des del principi. La selenocisteïna ha estat conservada en el genoma de T.chinensis i s'ha trobat un element SECIS a uns 455 nucleòtids de la CDS. Per tant es pot afimar que T.chinensis conté la selenoproteïna GPx6.

GPx7
El hit escollit presenta un e-value de 2e-32 i no s'ha aconseguit alinear completament. GPx7 s'ha conservat en T.chinensis com a homòleg en cisteïna ja que no s'ha trobat cap residu de selenocisteïna ni element SECIS.

GPx8
També és un homòleg en cisteïna que es conserva en T.chinensis perquè el residu de cisteïna es troba conservat i no hi ha elements SECIS a l'extrem 3'-UTR. L'e-value del hit escollit és de 2e-89 i s'ha aconseguit alinear tota la seqüència.

Tant en GPx1, GPx2 com en GPx4 hem obtingut hits en scaffolds que no s'han relacionat amb les altres selenoproteïnes de la famíla GPx. Aquesta observació fa pensar en l'existència de pseudogens per aquestes selenoproteïnes. Els nostres resultats es corresponen amb els trobats a la bibliografia ja que s'han descrit pseudogens per aquestes tres selenoproteïnes en mamífers. A més, s'ha trobat que GPx1 i GPx2 comparteixen la majoria dels scaffolds significatius, igual que GPx3, GPx5 i GPx6 entre elles i GPx4, GPx7 i GPx8. Aquest fet coincideix amb l'existència dels 3 grups evolutius dins d'aquesta família de proteïnes descrits a la bibliografia. [2]

Aquesta família de proteïnes es troba força conservada en vertebrats i mamífers. Participen en la regulació de l'activació i la inactivació de la hormona tiroides. Existeixen tres isotips diferents de deiodinasa: DI1, DI2 i DI3. Aquestes tres selenoproteïnes tenen un domini tioredoxina i mostren una gran homologia intrafamiliar. Cadascuna té diferents propietats catalítiques i expressions específiques de teixit i de desenvolupament. [6]

DI1
S'ha obtingut un hit amb una molt bona homologia (e-value=2e-39) que s'alinea completament i que conté un residu de selenocisteïna. També s'ha trobat un element SECIS amb una alta probabilitat de ser considerat (grau A) a una distància d'uns 940 nucleòtids de la CDS. Per tant, es pot afirmar que aquesta selenoproteïna es troba en el genoma de T.chinensis.

DI2
La isoforma escollida de la selenoproteïna DI2 en H.sapiens presenta tres residus de selenocisteïna mentre que la mateixa proteïna en M.musculus només en presenta un. Utilitzant com a query la proteïna present a H.sapiens, s'ha obtingut un hit d'alta homologia (e-value=3e-97). S'ha constatat la presència d'un element SECIS situat 3'-UTR de grau A i a una distància d'aproximadament 5,000 nucleòtids de la CDS. Tot i trobar-se a una distància superior al llindar establert inicialment, no s'ha descartat perquè la distància trobada no difereix gaire de la que s'ha trobat a la literatura per a les selenoproteïnes DI2 en mamífers. [2] Per tant, es pot concloure que DI2 és una selenoproteïna també a T.Chinensis. Els dos primers residus de selenocisteïna es troben conservats a T.Chinensis. Tot i així, com no s'ha aconseguit alinear els últims residus de la proteïna no s'ha pogut comprovar si l'últim residu de selenocisteïna esta present o no en aquesta espècie.

DI3
Es conclou que aquesta selenoproteïna està present al genoma de T.chinensis donat que s'ha trobat una selenocisteïna i un element SECIS de grau A a una distància de 571 nucleòtids de la CDS. S'ha utilitzat com a query la proteïna present en H.sapiens, la qual presenta molt bona homologia (e-value=e-148) i s'ha alineat completament.

Podem concloure que les selenoproteïnes de la família iodothyronine deiodinase es troben conservades a T.chinensis. En les tres proteïnes la resta de scaffolds trobats s'han relacionat amb les altres selenoproteïnes de la família DI ja que hi ha una gran homologia intrafamiliar.

La funció d’aquestes proteïnes és controlar l’estat redox de les tioredoxines. En mamífers existeixen tres isoenzims: TR1 (citosòlic), TR2 i TR3 (mitocondrials). [2]

TR1
S'ha obtingut un hit amb una homologia elevada (e-value=6e-36), una selenocisteïna i un element SECIS de grau A a una distància de 220 nucleòtids de la CDS. No s'ha aconseguit alinear la seqüència completament. Finalment, es pot concloure que aquesta selenoproteïna es troba conservada en el genoma de T.chinensis.

TR2
S'ha obtingut un hit amb una homologia elevada (e-value=4e-20), una selenocisteïna i un element SECIS de grau A a una distància de 1628 nucleòtids de la CDS. No s'ha aconseguit alinear la seqüència completament. Finalment, es pot concloure que aquesta selenoproteïna es troba conservada en el genoma de T.chinensis.

TR3
S'ha obtingut un hit amb una homologia elevada (e-value=2e-33), una selenocisteïna i un element SECIS de grau A a una distància de 127 nucleòtids de la CDS. No s'ha aconseguit alinear la seqüència completament. Finalment, es pot concloure que aquesta selenoproteïna es troba conservada en el genoma de T.chinensis.

Aquesta família conté les subfamílies MsrA i MsrB (o SelR). Són enzims de reparació que redueixen els residus de sulfòxid de metionina a metionina en les proteïnes danyades per oxidació. Evolutivament, SelR s'ha mantingut majoritàriament en la forma de selenocisteïna, mentre que totes les MsrA trobades en vertebrats s'ha vist que són homòlegs amb cisteïna. [7]

MsrA
Com a referència s'ha utilitzat la proteïna d'H.sapiens. S'ha obtingut un hit amb bona homologia (e-value=2e-24), no s'ha trobat cap residu de selenocisteïna i no s'ha aconseguit alinear al genoma de T.chinensis. Tampoc s'ha trobat cap element SECIS. Molt probablement aquesta proteïna no es troba al genoma de T.chinensis.

SelR1
S'ha obtingut un hit amb una bona homologia (e-value=1e-24) i que presenta un residu de selenocisteïna. S'ha trobat un element SECIS a l'extrem 3'-UTR d'alta fiabilitat (grau A). Aquest es troba a una distància de 1490 nucleòtids de la CDS. Per tant, es pot afirmar que aquesta selenoproteïna es troba en el genoma de T.chinensis. Cal dir que la proteïna SelR1 té vàries isoformes ja que presenta splicing alternatiu. Inicialment, es va provar amb una isoforma més llarga però en l'splicing no s'incloia la selenocisteïna així que finalment es va utilitzar una isoforma de menor longitud.

SelR2
Utilitzant la query d'H.sapiens s'obté un hit amb un e-value d'1e-20 que no s'aconsegueix alinear des del principi, mentre que amb query de M.musculus s'alinea des del principi però no el final. Com d'aquesta manera s'aconsegueix cobrir la longitud de la seqüència de T.chinensis i no es troba cap selenocisteïna, es conclou que SelR2 es conserva com a homòleg en cisteïna.

SelR3
S'ha obtingut un hit amb una bona homologia (e-value=2e-22) que no s'aconsegueix alinear des del principi. No s'ha trobat cap residu de selenocisteïna ni elements SECIS. Es pot concloure que SelR3 és un homòleg en cisteïna.

És una proteïna del reticle endoplasmàtic involucrada en la Unfolded Protein Response (UPR), per tant, participa en el control del plegament i en la secreció de certes glicoproteïnes. La seva expressió està regulada per l'estrès oxidatiu del reticle. [8]

S'ha utilitzat com a referència la proteïna d'H.sapiens. El hit escollit presenta una bona homologia (e-value= 9e-17) i un residu de selenocisteïna. S'ha alineat tota la seqüència i s'ha trobat un element SECIS a l'extrem 3'-UTR amb una alta probabilitat de ser considerat (grau A). Aquest es troba a una distància de 590 nucleòtids de la CDS. També s'han obtingut altres scaffolds amb bons e-values que podrien considerar-se pseudogens. Per tant es pot afirmar que aquesta selenoproteïna es troba en el genoma de T.chinensis.

És una oxidoreductasa nuclear amb capacitat d'unió al DNA. La seva expressió es troba elevada en alguns tumors. S'ha vist que SelH està implicada en la regulació de l'expressió de gens implicats en la resposta antioxidant (com el glutatió). A més, protegeix a les cèl·lules de la radiació UV, inhibint les vies apoptòtiques i promovent les vies de supervivència. [9]

S'ha utilitzat un hit amb una bona homologia (e-value=2e-21) que presenta una selenocisteïna i s'alinea completament. S'han trobat dos elemens SECIS a l'extrem 3'-UTR amb una alta probabilitat de ser considerats (ambdós de grau A) a unes distàncies de 634 i 1103 nucleòtids de la CDS. Cal dir que els elements SECIS trobats tenen la mateixa seqüència. Finalment, es pot afirmar que aquesta selenoproteïna es troba conservada.

És de les selenoproteïnes menys estudiades i la seva funció és desconeguda. [2]

S'ha obtingut un únic hit (e-value=5e-34) el qual no s'ha aconseguit alinear des del principi. Presenta un residu de selenocisteïna i s'ha trobat un element SECIS a l'extrem 3'-UTR amb una alta probabilitat de ser considerat (grau A) i a una distància de 1417 nucleòtids de la CDS. Per tant, es pot afirmar que SelI es troba en el genoma de T.chinensis.

Proteïna localitzada al reticle endoplasmàtic amb un nivell d’expressió elevat a la melsa i a les cèl·lules del sistema immune. La seva funció és bastant desconeguda però s'ha demostrat que té capacitat antioxidant i participa en la regulació del calci i en la via de degradació de proteïnes associada al reticle endoplasmàtic (ERAD). [10]

El hit seleccionat té molt bona homologia (e-value=7e-26) i s'alinea perfectament. S'ha trobat un element SECIS de grau A a 118 nucleòtids de la CDS. Per tant, podem concloure que SelK es troba al genoma de T.chinensis.

La SelK és una selenoproteïna relativament petita, és a dir, amb pocs nucleòtids (94) i per això s'han obtingut 46 hits amb un e-value inferior a e-10. Aquestes regions poden correspondre a diferents pseudogens, ja que SelK és la selenoproteïna per a la qual se n'han trobat més (concretament 27 pseudogens en 11 organismes). [2]

Aquesta selenoproteïna es troba al reticle endoplasmàtic i s’expressa sobretot al cervell. Es pensa que té un paper important en la protecció davant l’estrès oxidatiu i en la regulació del calci. [11]

La selenocisteïna tant de M.musculus com d'H.sapiens s'alinea amb una regió del genoma de T.chinensis que no està ben genotipada. Tot i així, s'obté un bon alineament de la regió del voltant i s'han trobat en ambdós casos elements SECIS a la regió 3'-UTR. La distància del SECIS al final de la proteïna és d'aproximadament 43 nucleòtids i la fiabilitat de grau A. S'ha obtingut un hit que presenta una bona homologia (e-value=2e-27), però no s'ha aconseguit alinear el principi de la proteïna. Tot i que no es pot assegurar amb total fiabilitat, hi ha una gran probabilitat que SelM es trobi conservada.

Es localitza al reticle endoplasmàtic, però la seva funció encara no és clara. S'expressa a alts nivells en teixits fetals i a nivells baixos en l'adult. Es pensa que participa en el desenvolupament muscular precoç. Existeix una miopatia relacionada amb un trastorn genètic al gen de la SelN. [12]

La query d'H.sapiens té dues selenocisteïnes i presenta un hit amb un e-value de 3e-11 que no s'ha aconseguit alinear des del principi. La primera selenocisteïna s'alinea a T.chinensis amb un codó AGA. Com el codó AGA només difereix en un nucleòtid amb el codó que codifica per a la selenocisteïna (UGA), no es pot saber si la selenocisteïna s'ha perdut o si es manté però hi ha un mal anotament del genoma de T.chinensis. L'altre residu s'ha conservat i s'ha trobat un element SECIS de grau A a una distància de 837 nucleòtids de la CDS. Per tant, es pot concloure que SelN es conserva al genoma de T.chinensis.

La seva funció és força desconeguda però sembla tenir activitat catalítica fosfotransferasa. Té dues isoformes conservades en ratolins i humans. Un fet a destacar és que en l’apical loop de l’element SECIS de la SelO hi ha dues citosines enlloc de dues adenines. Aquest fet succeeix únicament a SelO i SelM en mamífers. [2]

L’espècie de referència utilitzada per a la cerca de SelO ha estat H.sapiens. El hit trobat té una bona homologia (e-value=1e-30) i un residu de selenocisteïna però no s'ha aconseguit alinear l'inici de la proteïna. S'ha trobat un element SECIS de grau A a 1802 nucleòtids del final de la proteïna. Es pot concloure que SelO es troba conservada a T.chinensis.

És la selenoproteïna predominant en el plasma sanguini i es produeix principalment al fetge. SelP transporta el seleni als diferents teixits extrahepàtics i a més, és un quelant de metalls pesants. S'ha vist que té capacitat antioxidant al sèrum i, per tant, protegeix davant l'estrès oxidatiu. [13]

Per cercar SelP s'ha utilitzat la query d'H.sapiens la qual té 10 residus de selenocisteïna. El hit utilitzat presenta bona homologia (e-value=3e-47). No s'ha aconseguit alinear el final de la proteïna, per tant es desconeix si es conserven al genoma de T.chinensis els dos últims residus de selenocisteïna. S'han trobat tres possibles codons UGA més dels existents en humà. Un d'aquests es troba present a M.musculus i els altres dos no es troben ni a M.musculus ni a H.sapiens, on es troben cisteïnes. S'han trobat dos elements SECIS a una distància d'aproximadament 273 i 708 nucleòtids i ambdós de grau A. Aquest fet es correspon amb la bibliografia. [2] Per tant, es pot concloure que SelP es troba a T.chinensis.

És una selenoproteïna localitzada al reticle endoplasmàtic i a la membrana plasmàtica. Està involucrada en la UPR. Actua durant diversos processos patològics, incloent l'estrès oxidatiu i la producció de citosines durant la inflamació. [14]

El hit utilitzat presenta una bona homologia (e-value=5e-11), un residu de selenocisteïna i un element SECIS (grau A) a una distància d'aproximadament 330 nucleòtids de la CDS. Cal dir que no s'ha aconseguit alinear la Met inicial. No obstant es pot concloure que SelS es troba conservada a T.chinensis.

Es localitza al reticle endoplasmàtic i a l'aparell de Golgi, però no es coneix massa la seva funció. Recentment, s'ha vist que està present en alts nivells al pàncrees humà i que està involucrada en la homeòstasi de la glucosa. SelT és la selenoproteïna més conservada, amb una identitat molt gran en tots els mamífers, fins i tot al nivell de seqüència de nucleòtids. [2][15]

Per la cerca de SelT s'ha utilitzat un hit que presenta molt bona homologia (e-value=5e-18), una selenocisteïna i que s'alinea completament. També s'ha trobat un element SECIS de grau A a l'extrem 3'-UTR i a una distància de 570 nucleòtids de la CDS. Per tant, es pot afirmar que aquesta selenoproteïna es troba també en el genoma de T.chinensis.

En mamífers tots els membres d’aquesta família (selU1,U2,U3) són homòlegs amb cisteïna. La seva funció es desconeix. [2]

SelU1
S'ha obtingut un hit amb bona homologia (e-value=3e-22). Com s'esperava, no s'ha trobat cap selenocisteïna ni element SECIS a la seqüència de T.chinensis. Per tant, es pot concloure que SelU1 es conserva com a homòleg en cisteïna.

SelU2
S'ha utilitzat un hit amb bona homologia (e-value=8e-19) que s'alinea completament. No s'ha trobat cap selenocisteïna ni element SECIS a la seqüència del genoma de T.chinensis. Per tant, es pot concloure que SelU2 es conserva com a homòleg en cisteïna.

SelU3
S'ha obtingut un hit amb bona homologia (e-value=7e-29) tot i que no s'ha aconseguit alinear el principi. No s'ha trobat cap selenocisteïna ni element SECIS. Per tant, es pot concloure que SelU3 es conserva com a homòleg en cisteïna.

És la selenoprteïna menys conservada en mamífers, i s'hipotetitza que va sorgir de la duplicació de la SelW. S'expressa únicament als testicles i la seva funció és desconeguda. [2]

S'ha obtingut un hit amb bona homologia (e-value=5e-15). No s'ha trobat trobat cap selenocisteïna ni element SECIS. Per tant, SelV no és una selenoproteïna al genoma de T.chinensis. Aquest fet coincideix amb la no-conservació habitual d'aquesta selenoproteïna en els mamífers.

S'uneix al glutatió reduït, sent un component important del sistema de defensa cel·lular contra l'estrès oxidatiu. S'expressa en una gran varietat d'òrgans. [16]

SelW1
Utilitzant com a referència H.sapiens s'ha seleccionat un hit amb un e-value de 9e-16 que presenta una selenocisteïna, però no s'ha aconseguit alinear el final de la proteïna. S'ha predit un element SECIS de grau A a una distància de 43 nucleòtids de la CDS. Això indica que molt probablement la selenoproteïna SelW1 es troba conservada en el genoma de T.chinensis.

SelW2
S'ha obtingut un hit amb bona homologia (e-value=7e-17) que s'ha alineat completament. No s'ha trobat cap selenocisteïna ni element SECIS a la seqüència del genoma de T.chinensis. Per tant, es pot concloure que SelW2 no es conserva com a selenoproteïna en el genoma de T.chinensis .

Eukaryotic elongation factor (eEFSec) SECIS binding protein 2 (SBP2) Selenophosphate synthetase 1 (SPS1)
Selenophosphate synthetase 2 (SPS2)
PSTK SECp43 SecS

Som un grup d'estudiants de quart de Biologia Humana de la Universitat Pompeu Fabra-FCSV. Hem realitzat aquest projecte per l'assignatura de Bioinformàtica. Si et vols posar en contacte amb nosaltres clica Aquí