Les selenoproteïnes i la seva maquinària de traducció a d. Melanogaster

Resumen

El seleni és un oligoelement essencial per als metazous. La forma més rellevant en que trobem aquest micronutrient és principalment en les selenoproteïnes, corn a residu selenocisteïna (Sec). La Sec, altrament coneguda corn l'aminoàcid vint-i-unè, s'incorpora cotraduccionalment en resposta a un codó UGA, habitual senyal de terminació. La lectura d'aquest codó com a Sec serà possible gràcies a una estructura secundària en la part 3¿UTR de l'mRNA de les selenoproteïnes, l'element SECIS, i d'una colla de factors proteics que formaran un complex ribonucleoproteic conegut com a Selenosoma. Pel que fa les selenoproteïnes, molt poques han estat caracteritzades funcionalment en els eucariotes. La majoria de les que en coneixem quelcom actúen catalitzant reaccions REDOX, també s'ha vist la seva activitat en el metabolisme de les hormones tiroïdals, la síntesi de la Sec i en la maduració de l'esperma, entre d'altres. Com en els restants eucariotes, la maquinària de síntesi i incorporació traduccional de la Sec a D.melanogaster sembla ser força conservada. A D.melanogaster s'han identificat in silico tres selenoproteïnes: la selenofosfat sintetasa 2 (Sps2) i dues noves famílies de selenoproteïnes, la selenoproteïna G (SelG/SelK) i la selenoproteïna M (SelM, SelH o Bthd). Les evidencies inicials suggerien que al menys alguna de les selenoproteïnes podrien ser necessàries per al desenvolupament i viabilitat i podrien ser també instrument per al manteniment de l'estat La SelG/SelK forma part d'una de les famílies de selenoproteïnes més àmpliament distribuïdes en els eucariotes, si bé se'n desconeixia la seva funció. En la primera part d'aquesta tesis s'ha estudiat i caracteritzat funcionalment el gen selG/seIK de D.melanogaster. La selG/seIK no és essencial per a la viabilitat i fertilitat de D.melanogaster. Les mosques homozigotes per l'al·lel selG/seIK21, deleció que afecta al gen selG/seIK, es desenvolupen corn a organismes salvatges. Tampoc és clau pel manteniment de l'estat redox cel·lular. En expressar en cèl·lules 3T3, S2 i CI8+ proteïnes recombinants de la SelG/SelK amb diversos tags, s'observa la seva presència en els cossos lipídics i en el reticle endoplasmàtic. En afavorir la biogènesi de cossos lipídics, el senyal corresponent a la SelG/SelK s'hi redistribueix preferentment apuntant a l'especificitat de la localització. El gen selG/seIK a D.melanogaster presenta un paràleg que donarà lloc a una proteïna amb Cys en lloc de Sec, SelG-like. Ambdós gens, selG/selK i selG-like, són el producte d'una duplicació en el grup de les melanogaster, essent la presència de Sec un tret ancestral. La selG-like, com la selG/seIK, s'expressa al llarg de tot el desenvolupament. A més, les proteïnes de fusió de SelG-like amb diferent tags presenten la mateixa localització subcel·lular que la SelG/SelK. Tot plegat suggereix que ambdues podrien ser redundants funcionalment. El monoselenofosfat (MSF), la forma donadora de seleni per a la síntesi de Sec, és el producte d'una activitat selenofosfat sintetasa molt conservada en procariotes i eucariotes. A D.melanogaster, com en els mamífers, trobem dos homòlegs d'aquest enzim: la selenofosfat sintetasa 1 (SelD/Sps1) i la selenofosfat sintetasa 2 (Sps2), essent aquesta última una selenoproteïna. El mutant nul de selD/sps1, se!Dptuf, no expressa selenoproteïnes, evidenciant el seu paper en la síntesi d'aquestes. Pel que fa a Sps2 no s'havia caracteritzat funcionalment. Com a segon bloc d'aquest tesi es va plantejar estudiar la possible redundància funcional d'Sps2 i SelD/Sps1. Els mutants hipomorfs d'sps2 no tenen problemes de viabilitat, el que indica que aquesta selenoproteïna no és essencial per a la viabilitat de D.melanogaster a diferència del seu paràleg selD/sps1. En els experiments de complementació no s'observa un clar rescat ni de la viabilitat ni dels fenotips del mutants selDptuf en sobrexpresar la proteïna Sps2 amb Cys, suggerint que no existeix redundància funcional entre Sps2 i SelD/Sps1.