65ª Reunião Anual da SBPC

C. Ciências Biológicas - 3. Bioquímica - 1. Biologia Molecular

MODELAGEM MOLECULAR POR HOMOLOGIA ESTRUTURAL DE PROTEÍNAS RADIAL SPOKE HEAD E STALK DE Leishmania spp..

Dennis Sávio Martins da Silva - Prof. Esp. - Depto.de Sistemas de Informação - UFPI José Denes Lima Araujo - Aluno - Curso de Bacherelado em Sistemas de Informação Lucineide de Brito Rocha - Aluna - Curso de Bacharelado em Nutrição - UFPI Kaio Moraes de Farias - Aluno - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia RENORBIO - UECE Diana Magalhães de Oliveira - Profa. Dra./Orientadora - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia RENORBIO Ana Carolina Landim Pacheco - Profa. Dra. - Depto. de Ciências Biológicas - UFPI

INTRODUÇÃO:

Leishmania spp. são responsáveis por um complexo grupo de diversas formas clínicas das clássicas doenças negligenciadas amplamente conhecidas como Leishmanioses. O flagelo é uma organela-chave na motilidade, aderência, penetração e diferenciação das Leishmanias, sendo importante conhecer bem o flagelo e suas interações com o ambiente a fim de melhor entender as doenças caudadas por esses patógenos. Estudos de proteômica e genômica realizados em Chlamydomonas reinhardtii e Trypanosoma brucei revelaram mais de 500 polipeptídeos distintos distribuidos em subcomplexos axonemal, incluindo as proteínas Radial Spoke (RSP). Como os genes e proteínas RSPs de Leishmania não estão adequadamente anotado ou reconhecido, essa foi a motivação para investigar as RSP, que é um complexo macromolecular ubíquo, conservado e necessária para a regulação a movimentação dos flagelos e cílios no axonema. As RSP são regularmente distribuídas ao longo dos axonemas dos cílios e flagelos e tem uma subunidade multipla ‘stalk’ e ‘head’ que formam uma transdução do sinal entre o par central e os braços de dineína. A escolha da via RSP para este estudo foi conduzido pelo fato de que, as estrutura e modo de ação ainda são pouco compreendidas, e ainda não há estruturas no PDB para as RSPs.

OBJETIVO DO TRABALHO:

O objetivo deste trabalho foi realizar modelagem molecular por homologia estrutural das proteínas identificadas nas análises bioinformática por busca de homologos de proteínas RSPs depositadas em bancos de dados publicos em Leishmania spp..

MÉTODOS:

Foram realizados alinhamentos de sequencias pareado e múltiplos (BLAST e MUSCLE) para busca e comparação/análises, a fim de encontrar semelhança e detecção de homólogos e ortólogos, construídos a partir de sequencias de genes, transcritos e proteínas RSPs de Chlamydomonas reinhardtii , Homo sapiens e Ciona intestinales disponíveis em bancos de dados biológicos públicos no genoma de Leishmania spp.. O método de pesquisa utilizados foi análoga à abordagem recíproca melhor hit. Para cada proteína putativa, foi utilizada a informação baseada do proteoma, genoma, ou transcriptoma dos organismos acima citados para predição da presença dos genes correspondentes em Leishmania spp.. Os hits foram examinados manualmente para a identificação estruturas de domínios comuns conservados de interesse. Atribuição funcional desses genes foi inferida usando uma busca RPS-BLAST contra domínios conservados DBs (CDD), a informação foi obtida levando em consideração a seqüência e características estruturais, domínios/ conservação de motivos protéicos, e em caracterização in vitro. Para modelagem 3D de proteínas foi utlizado o EasyModeller e ESyPred3D com visualização de estruturas 3D modelados pelo RCSB - Proteína Oficina Viewer.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Embora pelo menos 50-70% de proteínas codificadas no genoma de qualquer organismo sejam homólogas a proteínas já presentes em público DBs, cada genoma sequenciado recentemente traz cerca de centenas de milhares de novos genes que nunca foram vistos antes, e cuja existência em a célula viva é incerto, e muito menos a sua função. As RSPs compreendem pelo menos 26 proteínas diferentes, denominadas RSP1 a RSP23, além de três novos membros, denominado RSP44, DNJ21 e CMUB116. Neste estudo, análises do genoma de Leishmania spp. resultou na identificação confiante in silico de 22 destas proteínas, homólogas ao modelo biflagelado Chlamydomonas, bem como homólogos em outros organismos. Comparações do genoma e pós-genoma revelou que a maioria dos genes e proteínas envolvidas no axonema radial spoke são conservados em Leishmania. Foi possível realizar a predição funcional de 17 genes, identificar 14 putativas e construir oito modelos 3D de proteínas RSPs. Após detalhadas análises de seqüência foi possível indentificar as proteínas RSPs Stalk 3, 5, 7, 11, 12 , 16 e 17 com modelagem de homologia estrutural das RSPs 3, 5, 11 e 12; e RSPs Head 1, 4, 6, 9 e 10 com modelos resolvidos para as 4, 9 e 10, adicionalmente foi realizada a modelagem da RSP19 uma proteína &beta-tubulina flagelar.

CONCLUSÕES:

Embora haja indicação quanto à presença de um conjunto completo de RSPs no axonema Leishmania, tal como agora representam aqui, ainda há pouca informação sobre a localização precisa axonemal das RSPs, excepção feita as poucas RSPs bem caracterizados, o que reforça ainda mais a necessidade de estudos de bioinformática baseados predição. Nosso estudo sugere que as RSPs uniu-se ao grupo emergente de proteínas flagelares em Leishmania spp. que estão localizados em compartimentos específicos axonemal para realizar atividades diversificadas, que ainda precisam ser esclarecidas, mas certamente relacionado com a manutenção flagelo e suas características na diferenciação do parasita e virulência.

Palavras-chave: Leishmaniose, Proteínas Flagelares, Bioinformática.