Genome-wide identification, characterisation and expression profiling of the ubiquitin-proteasome genes in Biomphalaria glabrata

BACKGROUND Biomphalaria glabrata is the major species used for the study of schistosomiasis-related parasite-host relationships, and understanding its gene regulation may aid in this endeavor. The ubiquitin-proteasome system (UPS) performs post-translational regulation in order to maintain cellular protein homeostasis and is related to several mechanisms, including immune responses. OBJECTIVE The aims of this work were to identify and characterise the putative genes and proteins involved in UPS using bioinformatic tools and also their expression on different tissues of B. glabrata. METHODS The putative genes and proteins of UPS in B. glabrata were predicted using BLASTp and as queries reference proteins from model organism. We characterised these putative proteins using PFAM and CDD software describing the conserved domains and active sites. The phylogenetic analysis was performed using ClustalX2 and MEGA5.2. Expression evaluation was performed from 12 snail tissues using RPKM. FINDINGS 119 sequences involved in the UPS in B. glabrata were identified, which 86 have been related to the ubiquitination pathway and 33 to proteasome. In addition, the conserved domains found were associated with the ubiquitin family, UQ_con, HECT, U-box and proteasome. The main active sites were lysine and cysteine residues. Lysines are responsible and the starting point for the formation of polyubiquitin chains, while the cysteine residues of the enzymes are responsible for binding to ubiquitin. The phylogenetic analysis showed an organised distribution between the organisms and the clades of the sequences, corresponding to the tree of life of the animals, for all groups of sequences analysed. The ubiquitin sequence was the only one with a high expression profile found in all libraries, inferring its wide range of performance. MAIN CONCLUSIONS Our results show the presence, conservation and expression profile of the UPS in this mollusk, providing a basis and new knowledge for other studies involving this system. Due to the importance of the UPS and B. glabrata, this work may influence the search for new methodologies for the control of schistosomiasis.

Caracterização da maquinaria de processamento de miRNAs e piRNAs em Biomphalaria glabrata e o efeito da infecção por Schistosoma mansoni no processo

A Organização Mundial de Saúde estima que cerca de 240 milhões de pessoas, em 78 países, necessitam de tratamento para esquistossomose, uma doença crônica causada por trematódeos do gênero Schistosoma. No Brasil, o Schistosoma mansoni é o único representante deste gênero, cuja passagem pelo hospedeiro invertebrado, caramujos do gênero Biomphalaria, é obrigatória antes de infectar um hospedeiro mamífero, entre eles o homem. A interação parasito-hospedeiro invertebrado é complexa, podendo o grau de susceptibilidade do caramujo à infecção variar desde extremamente permissivo até completamente resistente. Com o genoma e transcriptoma de B. glabrata disponíveis, o estudo de genes relacionados à regulação da expressão gênica, principalmente aqueles responsáveis pela maquinaria de processamento de miRNAs e piRNAs poderão auxiliar no entendimento da biologia do vetor B. glabrata bem como sua relação como o parasito S. mansoni. Alguns aspectos da interação parasito-hospedeiro invertebrado continuam pouco explorados, incluindo a participação dos pequenos RNAs não codificadores de proteínas como miRNAs, siRNAs e piRNAs. Utilizando ferramentas de bioinformática ePCR quantitativa, buscamos identificar e caracterizar a maquinaria de processamento de miRNAs e piRNAs em B. glabrata.

Nosso trabalho demonstra que a maquinaria necessária para o processamento destas moléculas está ativa em B. glabrata com expressão gênica diferencial dos genes Argonauta, Drosha, Piwi, Exportina 5 e Tudor em diferentes estágios de desenvolvimento do animal bem como durante a infecção pelo S. mansoni. As análises de bioinformática utilizadas nesse trabalho mostraram a alta conservação dos genes envolvidos na maquinaria de miRNAs e piRNAs utilizando análise e distribuição de domínios conservados, análise de resíduos do sítio catalítico bem como análise filogenética. Estes dados sugerem que a maquinaria de silenciamento mediada por miRNAs e piRNAs interferem na biologia do caramujo durante todo o seu ciclo de vida, além de contribuir, de maneira ainda indefinida, na relação B. glabrata/S. mansoni. Estudos mais detalhados necessitarão ser realizados para confirmar a participação das preditas proteínas da via de miRNAs e piRNAs na relação parasito/hospedeiro, principalmente sua participação efetiva em seus genes alvos, uma vez que o parasito S. mansoni não possui expressa a via de piRNAs em seu genoma.

Caracterização da maquinaria de processamento de miRNAs e piRNAs em Biomphalaria glabrata e o efeito da infecção por Schistosoma mansoni no processo / Characterization of miRNAs and piRNAs processing machinery in Biomphalaria glabrata and the effect of infection by Schistosoma mansoni in the process

A Organização Mundial de Saúde estima que cerca de 240 milhões de pessoas, em 78 países, necessitam de tratamento para esquistossomose, uma doença crônica causada por trematódeos do gênero Schistosoma. No Brasil, o Schistosoma mansoni é o único representante deste gênero, cuja passagem pelo hospedeiro invertebrado, caramujos do gênero Biomphalaria, é obrigatória antes de infectar um hospedeiro mamífero, entre eles o homem. A interação parasito-hospedeiro invertebrado é complexa, podendo o grau de susceptibilidade do caramujo à infecção variar desde extremamente permissivo até completamente resistente. Com o genoma e transcriptoma de B. glabrata disponíveis, o estudo de genes relacionados à regulação da expressão gênica, principalmente aqueles responsáveis pela maquinaria de processamento de miRNAs e piRNAs poderão auxiliar no entendimento da biologia do vetor B. glabrata bem como sua relação como o parasito S. mansoni. Alguns aspectos da interação parasito-hospedeiro invertebrado continuam pouco explorados, incluindo a participação dos pequenos RNAs não codificadores de proteínas como miRNAs, siRNAs e piRNAs. Utilizando ferramentas de bioinformática ePCR quantitativa, buscamos identificar e caracterizar a maquinaria de processamento de miRNAs e piRNAs em B. glabrata...

Nosso trabalho demonstra que a maquinaria necessária para o processamento destas moléculas está ativa em B. glabrata com expressão gênica diferencial dos genes Argonauta, Drosha, Piwi, Exportina 5 e Tudor em diferentes estágios de desenvolvimento do animal bem como durante a infecção pelo S. mansoni. As análises de bioinformática utilizadas nesse trabalho mostraram a alta conservação dos genes envolvidos na maquinaria de miRNAs e piRNAs utilizando análise e distribuição de domínios conservados, análise de resíduos do sítio catalítico bem como análise filogenética. Estes dados sugerem que a maquinaria de silenciamento mediada por miRNAs e piRNAs interferem na biologia do caramujo durante todo o seu ciclo de vida, além de contribuir, de maneira ainda indefinida, na relação B. glabrata/S. mansoni. Estudos mais detalhados necessitarão ser realizados para confirmar a participação das preditas proteínas da via de miRNAs e piRNAs na relação parasito/hospedeiro, principalmente sua participação efetiva em seus genes alvos, uma vez que o parasito S. mansoni não possui expressa a via de piRNAs em seu genoma...