Evolución de genes codificantes para Proteínas Inactivantes del Ribosoma (RIPs) en metazoos

LAPADULA, WJ; MASCOTTI, ML; MARCET, P; SANCHEZ PUERTA, V; JURI AYUB, M

Congreso; I Reunión Argentina de Biología Evolutiva; 2015

INTRODUCCION.Las Proteínas Inactivantes del  Ribosomas (RIPs) son un grupo de toxinas que producen inhibición en la síntesis de proteínas. Dicho efecto es mediado por la depurinación de un residuo de adenina conservado del ARNr 28S1. Los genes RIP han sido descriptos en plantas y en  algunas especies bacterianas. Recientemente, mediante análisis  in silico, hemosreportado  la  presencia de genes RIP  en varias especies de hongos. Además, hallamos genes RIP en bases de datos genómicas de Culex quinquefasciatus y Aedes  aegypti,  dos especies de mosquitos pertenecientes a la familia Culicidae2. En el contexto de la teoría de Carl Woese3 y  según  los resultados filogenéticos obtenidos, hemos planteado un modelo en el cual esta familia de proteínas tendría su origen con anterioridad a la emergencia de los tres dominiosactuales de la vida:  Archaea, Eucarya y Bacteria. La actual distribución taxonómica sería debida a posteriores duplicaciones y pérdidas diferenciales de parálogos2.  Sin embargo, la estrecha distribución taxonómica en dos géneros muy cercanos de metazoos, su ausencia en todos los demás metazoos, y el hecho que estas secuencias se encuentran filogenéticamente relacionadas a RIPs bacterianas, sugieren la hipótesis de que estos genes provendrían de un evento de transferencia  horizontal (HGT). En el presente trabajo, se confirmó experimentalmente lapresencia de genes RIP en metazoos, y se analizó la hipótesis de HGT empleando diferentes estrategias.MATERIALES & METODOS.La presencia de genes RIP, y su ubicación en el contexto genómico esperado,  fueron  confirmadas mediante reacción en cadena de polimerasa (PCR) y secuenciación a partir de ADN de diferentes especies del complejo Culex pipiens. Los genes fueron enviadosa secuenciar y posteriormente analizados con el programa Bioedit. Finalmente se hicieron análisis de genómica comparada mediante la utilización de la herramienta BLAST y la base de datos ?vector base?. RESULTADOS & DISCUSION.La presencia de genes RIP fue confirmado en cuatro especies de mosquitos (Culex quinquefasciatus, Culex molestus,  Culex  pipiens  y  Culex  torrentium). Comparando las secuencias obtenidas con la secuencia disponible en la base  de datos,  se pudoobservar la presencia de dos  indels. La primera se encontraba en todas las secuencias, mientras que la segunda solo estaba presente en las secuencias de C. quinquefasciatus. Los mosquitos de  C. quinquefasciatus utilizados para secuenciar el genoma y los que  empleamos  para amplificar el gen RIP pertenecían a dos colonias diferentes formadas a partir de una cepa de laboratorio, que fue fundada en el año 2000. Por el contrario, las otras especies analizadas correspondían a individuos recolectados en sus condiciones naturales. Por lo tanto postulamos queestos  indels ocurrieron independientemente en las dos colonias y podrían haber sido fijadas por los efectos de la deriva genética. Finalmente, para buscar evidencias que apoyen o rechacen  la posibilidad de un evento de HGT  decidimos realizar un estudio de genómica comparada entre los  contigs  de  C. quinquefasciatus, Aedes aegypti y en el genoma de Anopheles gambiae,la especie más cercana para la cual está demostrada la ausencia de genes RIP. Después del análisis pudimos observar que la región RIP posee bloques sinténicos en las tres especies, aunque existen ciertas variaciones importantes que sugieren que se trata de una región dinámica de estos genomas. Por lo tanto, los genes RIP en metazoos tendrían un gen ancestral común que podría haber sido obtenido vía HGT. Recientes búsquedas en bases de datos nos han permitido encontrar nuevas secuencias en cianobacterias que  se  agrupan filogenéticamente conlas RIPs de mosquitos, apoyando la idea de un evento de HGT.CONCLUSIONES.La presencia de genes RIP fue confirmada  en cuatro especies de mosquitos del género  Culex.  Los  dos indeles  detectados  en  C. quinquefasciatus  pueden haber sido fijadas por los efectos de la deriva genética. Finalmente,  los estudios de genómica comparada sugieren  que las RIPs  de metazoos comparten una secuencia  ancestral  común  que habría  sido adquirida vía HGT por el ancestro de la subfamilia Culcinae.