Caracterização de proteínas MAPKs e MKPs no genoma de Schistosoma mansoni: uma abordagem in silico e experimental / Characterization of proteins and MAPKs MKPS in genome of Schistosoma mansoni: An experimental approach in silico

RESUMO

Pouco se sabe a respeito dos mecanismos de transdução de sinal no parasito Schistosoma mansoni. A identificação e caracterização dos mecanismos e das moléculas envolvidas em vias de transdução de sinal são essenciais para se entender a biologia do parasito e interações hospedeiro-parasito. As proteínas MAPK (Mitogen-activated protein kinases) desempenham um importante papel na transdução de sinais extracelulares, controlando vários mecanismos celulares essências. As MKPs são o principal grupo de proteína fosfatases que controlam a magnitude e a duração da ativação das proteínas MAPK. Até o presente momento, nenhuma proteína da fàmília das MAPKs ou proteínas MKPs havia sido detalhadamente caracterizada no parasito S. mansoni. Foi realizada uma análise in silico abragente da versão 3.1 do genoma de S. mansoni utilizando diferentes abordagens de bioinformática, incluindo buscas por similaridade de seqüências realizadas com o algoritmo blast ou com modelos ocultos de Markov (HMM) especificamente elaborados e construídos para identificação de MAPKs e MKPs. Complementarmente foi realizada a anotação manual dos genes que apresentaram hits positivos para proteínas MAPK e MKP utilizando o programa Artemis para integrar as anotações. Com base nesses resultados quatro proteínas foram selecionadas para posterior validação experimental uma proteína ERK (SmMAPKl), uma proteína JNK (SmMAPK2) e duas proteínas fosfatase de dupla especificidade (SmMKPl e SmMKP2). Análises in silico revelaram ainda que os aminoácidos importantes para a funcionalidade das proteínas estão conservados. Nas MAPKs os resíduos dos domínios CD e ED, essenciais para o reconhecimento dos ativadores, substratos e desativadores, estão conservados. Nas fosfatases, o sítio de ligação as MAPKs está presente e apresenta os aminoácidos essenciais para a interação entre as proteínas. O cDNA de SmMAPK 1, SmMAPK2, SmMKPl e SmMKP2 está presente em todas as fases de desenvolvimento do parasito...

ABSTRACT

At present, little is known about signal transduction mechanisms in Schistosomes. The identification and characterization of signal transduction mechanisms and molecules are essential to elucidate Schistosoma mansoni host-parasite interactions and parasite biology.Mitogen-activated protein kinases (MAPKs) are important signal transducing enzymes that are involved in many aspects of cellular regulation. Specifically MAP kinase phosphatases (MKPs) that catalyze dephosphorylation of activated MAPK. Therefore, MKPs play an important role in determining the magnitude and duration of MAPK activities. In silicoanalysis using blast or HMMs builted from known MAPK and MKP characterized in related species resulted in the identification of 7 MAPK’s and 6 MKP’s with strong similarity with Schistosoma mansoni predicted proteome (ab initio gene prediction using Augustus). A highly curated manual annotation of S. mansoni genome supercontigs presenting positive hits for MAPK and MKP was produced using Artemis and in house developed Perl scripts. Based on the quality and confidence of the in silico predictions and annotation we select four targets one ERK (SmMAPK1), one JNK (SmMAPK2), and 2 MKP (SmMKP1 and SmMKP2).Preliminary results of experimental validation will be presented. In addition, our in silico analysis reveled that all amino acids of the CD and ED domains that are essential for activators, regulators and substrate recognition are conserved in MAPKs and that the Kinaseinteractingmotif are conserved for the 2 MKP identified.