Introducció

SELENOPROTEÏNES

 

Què són?

Les selenoproteïnes són proteïnes que incorporen un o més aminoàcids anomenat selenocisteïna (U). Aquesta s'ha descrit fa poc com el 21è aminoàcid i és un anàleg de la cisteïna. L’única diferència entre ambdós aminoàcids és que enlloc d’un àtom de sofre, la selenocisteïna té un àtom de seleni, el qual és més reactiu. El seleni és un element essencial pels animals, no així per les plantes, però tant el dèficit com l’excés són causants de malalties.
Les selenoproteïnes es troben en els tres dominis de la vida (eucariotes, bacteris i arquees), la qual cosa mostra la seva importància. Tot i això, és freqüent trobar espècies on la selenocisteïna està substituïda per cisteïna; en aquests casos es parla d'homòlegs en cisteïna. Les proteïnes són ortòlogues i conserven la mateixa funció tot i aquest canvi, la qual cosa demostra que les selenoproteïnes no són essencials.


Síntesi de les selenoproteïnes

El codó de síntesi de la selenocisteïna és el TGA, que de manera habitual es comporta com un codó de finalització de la traducció. El ribosoma, però, és capaç de discernir entre selenocisteïna i finalització de la traducció gràcies a que a l’extrem 3’ UTR de tots els gens codificants de selenoproteïnes s'hi troba una estructura tridimensional d’ARNm anomenada SeCIS (selenocystein insertion sequence). L’element SeCIS, mitjançant una estructura de loop, és capaç de reclutar una proteïna anomenada SBP2 (SeCIS Binding Protein 2) i aquesta, al seu torn, recluta un factor d’elongació anomenat EfSec (Sec-specific elongation factor) que està unit al tRNA característic que porta unida la selenocisteïna.
A l'interior cel·lular, la selenocisteïna no es troba en estat lliure, sinó que s'ha de sintetitzar sobre el propi tRNA, per tant, la seva síntesi a partir de la serina requereix 4 enzims més: SPS1, SPS2, SLA/LP i Sec43p. En bacteris, per a poder sintetitzar una selenoproteïna es necessiten 8 factors específics, mentre que en organismes més complexos, com arquees i eucariotes, hi ha altres enzims que també són essencials per a la síntesi de selenoproteïnes, com ara la quinasa PSTK, o la sintasa SecS.



Funció de les selenoproteïnes

Les selenoproteïnes majoritàriament són enzims que duen a terme reaccions d’oxidoreducció, actuant en processos redox, de reparació d’errors i de dany cel·lular.


Per què no s'anoten automàticament?

És molt difícil trobar les selenoproteïnes d’un organisme, perquè en l'anotació automàtica d'un genoma, el codó que codifica pel residu de selenocisteïna es confon per un codó de finalització de la traducció i s’anota com a tal. De fet, només un de cada 500 cops que es troba un codó TGA es tracta d’una selenocisteïna, per això està regulat d’aquesta manera.

En el nostre projecte, ens centrarem en la cerca de les famílies de selenoproteïnes SelH i EhSEP2.

SelH

En humans, el gen que codifica per la selenoproteïna SelH es troba al cromosoma 11, ocupant aproximadament uns 1000 pb (ENSG00000211450). La proteïna codificada pesa 14 kDa i la seva expressió es troba àmpliament distribuïda per molts teixits del cos. Per altra banda, s’expressa sobretot en etapes tempranes del desenvolupament embrionari. Té un motiu molt conservat (cisteïna-X-X-selenocisteïna), compartit per altres famílies de selenoproteïnes, com la SelW o la SelM, entre d’altres.
S’ha suggerit que la funció d’aquesta proteïna podria ser la d’oxidoreductasa nuclear, ja que per seqüenciació s’han identificat senyals de localització nuclear, i homologia amb altres tioredoxines amb el mateix plegament.

EhSEP2

EhSEP2 és una selenoproteïna aïllada de la microalga Emiliania huxleyi. La proteïna pesa 27kDa i és una proteïna Disulfit Isomerasa (TDI). Com a tal, conté un domini tiorredoxina conservat -PW(U/C)GHC-, el qual està present fins a tres vegades en totes les proteïnes de la superfamília Tiorredoxina-Disulfit Isomerasa. En la gran majoria de TDIs, aquest conté una cisteïna en la tercera posició, mentre que a l'únic motiu d'Emiliania huxleyi aquesta consisteix en una selenocisteïna.
Aquesta selenoproteïna conté un motiu KDEV al seu extrem C terminal, aquest motiu és molt similar a la senyal de retenció en el reticle endoplasmàtic dels mamífers, el motiu KDEL. La presència d'aquest motiu indica que EhSEP2 es troba al reticle endoplasmàtic, a més també se sap que es troba glicosilada. Se sap que l'alga Emiliania huxleyi necessita de seleni per a sobreviure, i coneixent que EhSEP2 es troba al reticle, es podria hipotetitzar que quan hi ha un dèficit de seleni EhSEP2 no funciona correctament, es produeix un retràs en la maduració de les proteïnes que es van sintetitzant i al final s'acabaria aturant la divisió cel·lular, conduint a la mort. Els nivells de mRNA de de EhSEP2 depenen directament de la concentració de seleni al medi. Una curiositat d'aquesta selenoproteïna és que no s'hi troba un element SeCIS típic. Conté una estructura SeCIS-like que s'assembla a un element SeCIS arcaic (imatge de la dreta), degut al seu alt contingut en CG a les hèlix que li confereixen rigidesa.


Torna a dalt

PROTISTS

 

Els protists són un grup divers de microorganismes eucariotes. No presenten gaires característiques en comú, exceptuant la seva senzilla organització i la incapacitat de generar cap teixit especialitzat. Poden viure en qualsevol medi que contingui aigua, i molts formen part del plàncton oceànic. D’altres són causants de malalties humanes, com la malària o la malaltia de la son. Poden ser autòtrofs (duen a terme la fotosíntesi) o heteròtrofs, poden reproduir-se per mitosi de manera asexual, o per meiosi de manera sexual.


A continuació, es farà una descripció de catorze protists, el genoma dels quals ha estat seqüenciat aquest últim any.

Fragilariopsis cylindrus

Aquest protist és una alga diatomea que pertany a la família Bacillariaceae. F. Cylindrus habita al gel marí tant de l'Àrtic com de l'Antàrtida, gràcies a que disposa de proteïnes anticongelants. Té un paper molt important sobre la comunitat de microorganismes d’aquest tipus de gel, i de fet s'estima que aquest microorganisme, juntament amb la resta d'algues diatomees, és responsable de fins a un 20% de la fotosíntesi global del planeta.




Phytophthora capsici

P. capsici és un oomycota que pertany a la família Pythiaceae. És un protist força conegut pel fet que causa moltes infeccions a diversos cultius, com ara el de pebrots, tomàquets o cogombres, provocant moltes pèrdues econòmiques. De fet, als Estats Units les infeccions per P. capsici incrementen cada any, i resulten especialment agressives, arribant a provocar la pèrdua del 100% dels cultius.




Albugo laibachii Nc14

A. laibachii és també un oomycota pertanyent a la família Albuginaceae. Aquest protist és molt conegut pel fet de causar malalties a diversos teixits vegetals. De fet, A. laibachii Nc14 infecta principalment plantes del gènere Arabidopsis. Aquestes infeccions acaben provocant danys a moltes collites, i per tant pèrdues anuals de molts diners.

Gregarina niphandrodes

G. niphandrodes és un organisme apicomplex de la família Gregarinidae. Aquests tipus de protists acostumen a parasitar diferents invertebrats. Per exemple, G. niphandrodes infecta Tenebrio molitor, un tipus d'escarabat. Molt sovint s’usen aquests dos organismes com a model per a l’estudi del parasitisme.




Ichthyophthirius multifiliis strain G5

I. multifiliis és un protozou ciliat de la família Ichthyophthiridae. És un patogen molt comú de peixos d’aigua dolça. Quan infecta aquests animals els causa la Malaltia dels quists blancs, anomenada així pel fet que als peixos infectats els apareixen uns quists blancs a pell i brànquies d'aproximadament un mil·límetre de diàmetre. A més aquesta malaltia és força persistent.




Sphaeroforma arctica

Aquest tipus de protist és molt proper als metazous, i fins i tot és capaç de formar colònies pseudo-multicel·lulars. És precisament per això que S. arctica resulta molt útil en l’estudi de la comunicació cel·lular, i s'usa tant per a conèixer la comunicació entre cèl·lules com l'establiment de pluricel·lularitat.




Physarum polycephalum

Aquest myxomycota és una floridura mucilaginosa de la família Physaridae. Aquesta floridura creix tant a zones humides i fosques com entre la fullarasca i és un model emprat per l’estudi de moviments ameboides. El nom de polycephalum li ve precisament del fet que quan es mira al microscopi sembla tenir molts caps.




Dictyostelium fasciculatum

Aquest organisme pertany a la família Dictyosteliaceae. Es tracta d’una ameba social, ja que és capaç de sacrificar-se per altres membres de la mateixa espècie. Forma estructures petites i ramificades i viu en la terra dels boscos. De moment no s’ha vist que causi cap malaltia coneguda. Té un genoma de 31 Mpb.




Dictyostelium discoideum AX4

Aquest organisme pertany a la família Dictyosteliidae i també es tracta d’una ameba social. Aquesta, és un model àmpliament utilitzat per estudiar problemes en el desenvolupament cel·lular i l’evolució de la multicel·lularitat. Forma cossos grans i sense ramificacions. Habitualment es troba en terres humides (tropicals), però també poden viure en condicions àrtiques o desèrtiques. Té un genoma de 34 Mpb.




Leishmania donovani BPK282A1

Es tracta d’un protozou tripanosòmic de la família Trypanosomatidae, un organisme unicel·lular amb un sol flagel i una estructura del tipus mitocòndria anomenada quinetoplast. És un agent causant de la Leishmaniosis Visceral o Kala-azar, una malaltia mortal si no es tracta. El vector és la mosca de la sorra (Phlebotomus perniciosus) i els hostes són els animals carnívors. Es distribueix pel Sud-est asiàtic, Àfrica i Brasil.




Leishmania tarentolae

Es tracta d’un protozou tripanosòmic de la família Trypanosomatidae paràsit dels llangardaixos, un organisme unicel·lular amb un sol flagel i un quinetoplast. S’ha establert com a nou sistema de producció de proteïnes recombinants amb el patró de n-glicosilació típic de mamífers. Requereix condicions aeròbiques i hemina (molècula de protoporfirina IX amb un àtom de Fe2+) per a créixer. Aquest paràsit, al contrari dels altres del grup Leishmania, no és patogen perquè ha perdut els gens associats a l’etapa intracel·lular de les espècies patògenes humanes.




Trypanosoma congolense

Es tracta d’un protozou unicel·lular flagel·lat de la família Trypanosomatidae, que es troba de manera ubiqua. És un patogen transmès per la mosca tse-tse, viu en els vasos sanguinis i causa una malaltia anomenada Tripanosomiasis Africana, que provoca grans pèrdues econòmiques en la ramaderia. No és un patogen humà, però sí d’altres molts animals vertebrats. Es localitza a l’Àfrica.




Crithidia fasciculata

Es tracta d’un paràsit de la família Trypanosomatidae capaç d’infectar moltes espècies de mosquit. Es troba en dues formes principals, la forma lliure, mòbil i flagel·lada, i la forma unida i immòbil dins dels intestins del mosquit. En la base del flagel té un quinetocor. És un exemple de tripanosomàtid no patogen pels humans, per això s’estudia com a comparativa als tripanosomàtids sí patògens, com Trypanosoma brucei.




Astrammina rara

Aquest organisme és de la família Saccamminidae. Es tracta d’un protist molt gran amb un nucli de grans dimensions i unes estructures anomenades reticulopodis, que són prolongacions del citoplasma que donen mobilitat al protozou. Pertany al grup dels foraminífers, que són protists marins els quals poden formar una espècie de closca fossilitzable. Poc se sap d’aquest grup degut a múltiples dificultats de seqüenciació, com són l’extrema divergència dels gens, la dificultat d’obtenir mostres pures, la impossibilitat de ser cultivats en solitari (axènicament), etc. Habita a l’Antàrtida.

Torna a dalt