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

DE GAUDENZI J; CARMONA SJ; AGÜERO F; FRASCH ACC

Mar del Plata

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

Sociedad Argentina de Protozoologia

Análisis computacional a gran escala de elementos reguladores presentes en el genoma de los parásitos tripanosomátidos Javier De Gaudenzi, Santiago Carmona, Fernán Agüero y Alberto C. Frasch Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de General San Martín - CONICET, San Martín, B 1650 KNA, Argentina. Trypanosoma cruzi posee un ciclo de vida complejo y requiere de una rápida regulación de la expresión de 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 regulatorios postranscripcionales. En analogía al concepto de policistrones bacterianos, en células eucariotas se define como regulón postranscripcional a un grupo de ARNm funcionalmente relacionados, que junto con proteínas asociadas forman complejos ribonucleoproteicos (RNP) que modulan coordinadamente la expresión de genes. Se ha demostrado experimentalmente que ciertos ARNm de tripanosomas, que codifican para proteínas funcionalmente relacionadas, contienen en sus regiones regulatorias señales comunes de reconocimiento, específicas para proteínas de unión a ARN. La evidencia actual sugiere la existencia de redes regulatorias postranscripcionales 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 secuencia, o de estructura secundaria) que sustenten la presencia de regulones postranscripcionales. Como primer paso agrupamos todas las secuencias codificadas en el genoma de tripanosomas (T. cruzi, T. brucei, L. major) 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 regulatorias en cada uno de los grupos de genes mencionados contiene un elemento conservado. Siguiendo esta estrategia, encontramos motivos discretos de estructura secundaria de ARN enriquecidos en las regiones 3´ no codificantes (NC) de conjuntos de transcriptos funcionalmente relacionados (ej mapeados en la misma via metabólica). La presencia de estos motivos se evaluó también en conjuntos carentes de sentido funcional (ej transcriptos agrupados al azar), para evaluar la hipótesis alternativa (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 transcriptos 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 fueron localizados en la mayoría de las secuencias 3´ NC analizadas. Estos resultados nos permitieron identificar en forma sistemática elementos conservados en regiones regulatorias de ARNm que codifican para productos de funciones similares, los cuales podrían dirigir la organización de complejos RNP que regulan coordinadamente diferentes cohortes de transcriptos en tripanosomas. Este resultado está en concordancia con otros trabajos que validan el modelo de operones postrancripcionales en T. cruzi. La mayoría de los candidatos identificados resultó ser específico del grupo metabólico del cual se derivó. No obstante, dos motivos presentaron una distribución amplia, sugiriendo un posible rol en procesos generales de la maduración del ARN. Finalmente, también se identificaron motivos característicos en conjuntos de ARNm de otros parásitos Kinetoplastidos, Trypanosoma brucei y Leishmania major, organismos en los que también se caracterizaron operones de ARN.