Análisis computacional a gran escala de elementos reguladores presentes en el genoma de los parásitos tripanosomátidos

DE GAUDENZI, JG; CARMONA, S; AGÜERO, F; FRASCH, AC

Mar del Plata

Congreso; IX Congreso Argentino de Protozoología y Enfermedades Parasitarias; 2011

Sociedad Argentina de Protozoología

Trypanosoma cruzi posee un ciclo de vida complejo y requiere de una rápida regulación de la expresión de sus proteínas para poder adaptarse eficientemente a los cambios repentinos de su entorno. Sin embargo, este parásito parece no regular la expresión de sus genes a nivel del inicio de la transcripción, sino que utiliza mecanismos de control postranscripcionales. En analogía al concepto de policistrón bacteriano, en células eucariotas se define como regulón de ARN a un grupo de múltiples transcriptos monocistrónicos cuya expresión es coordinadamente modulada por proteínas de unión a ARN (RBP). Se ha demostrado experimentalmente que numerosos ARNm de tripanosomas, que codifican para proteínas funcionalmente relacionadas, comparten en su región 3´ no codificante (NC) señales conservadas de reconocimiento, específicas para RBP. La evidencia actual sugiere la existencia de redes postranscripcionales de interacción entre ARN y proteínas que gobiernan la expresión genética en estos microorganismos. En este trabajo decidimos analizar de manera global si diferentes grupos de transcriptos poseen elementos compartidos de estructura secundaria que sustenten la presencia de regulones postranscripcionales. Como primer paso agrupamos todas las secuencias codificadas en el genoma de T. cruzi en diversas categorías metabólicas de acuerdo a la clasificación de la base de datos de vías metabólicas KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes). A continuación, empleamos herramientas bioinformáticas para la búsqueda de motivos de estructura secundaria de ARN en cada transcripto, y evaluamos si las regiones no codificantes en cada uno de los grupos de genes mencionados contiene un elemento conservado. Siguiendo esta estrategia, encontramos motivos discretos de ARN de tipo tallo-bucle enriquecidos en las regiones 3´ NC de conjuntos de transcriptos funcionalmente relacionados (mapeados en la misma vía metabólica).  La presencia de estos motivos se evaluó también en conjuntos de transcriptos agrupados al azar, carentes de sentido funcional, para evaluar la hipótesis nula. En los 53 grupos analizados, se encontraron 26 motivos estructurales con coberturas significativas en sus regiones 3´ NC. Un análisis comparativo posterior entre 18 conjuntos KEGG que no poseen genes en común (grupos no solapados) mostró que cada elemento fue más abundante en el conjunto del cual fue derivado que en los grupos restantes. Contrariamente, dos motivos mostraron una distribución generalizada y se localizaron en la mayoría de las secuencias 3´ NC evaluadas, sugiriendo un posible rol en procesos generales de la maduración del ARN. Estos resultados nos permitieron identificar en forma sistemática elementos conservados en regiones 3´NC de ARNm que codifican para productos de funciones similares, los cuales podrían dirigir la organización de complejos ribonucleoproteicos que regulan coordinadamente diferentes cohortes de transcriptos en tripanosomas. Nuestro trabajo está en concordancia con otras investigaciones que confirman el modelo de regulones postrancripcionales en T. cruzi. Finalmente, también se identificaron motivos característicos en conjuntos de ARNm de otros parásitos kinetoplástidos, Trypanosoma brucei y Leishmania major, organismos en los que también se han caracterizado regulones postranscripcionales.