In silico prediction of the functional and structural consequences of the non-synonymous single nucleotide polymorphism A122V in bovine CXC chemokine receptor type 1 / Predição in silico das consequências funcionais e estruturais do polimorfismo de nucleotídeo único não-sinônimo A122V no receptor de quimiocina CXC do tipo I bovino

ABSTRACT

Abstract The current study aimed to assess whether the A122V causal polymorphism promotes alterations in the functional and structural proprieties of the CXC chemokine receptor type 1 protein (CXCR1) of cattle Bos taurus by in silico analyses. Two amino acid sequences of bovine CXCR1 was selected from database UniProtKB/Swiss-Prot a) non-polymorphic sequence (A7KWG0) with alanine (A) at position 122, and b) polymorphic sequence harboring the A122V polymorphism, substituting alanine by valine (V) at same position. CXCR1 sequences were submitted as input to different Bioinformatics' tools to examine the effects of this polymorphism on functional and structural stabilities, to predict eventual alterations in the 3-D structural modeling, and to estimate the quality and accuracy of the predictive models. The A122V polymorphism exerted tolerable and non-deleterious effects on the polymorphic CXCR1, and the predictive structural model for polymorphic CXCR1 revealed an alpha helix spatial structure typical of a receptor transmembrane polypeptide. Although higher variations in the distances between pairs of amino acid residues at target-positions are detected in the polymorphic CXCR1 protein, more than 97% of the amino acid residues in both models were located in favored and allowed conformational regions in Ramachandran plots. Evidences has supported that the A122V polymorphism in the CXCR1 protein is associated with increased clinical mastitis incidence in dairy cows. Thus, the findings described herein prove that the replacement of the alanine by valine amino acids provokes local conformational changes in the A122V-harboring CXCR1 protein, which could directly affect its post-translational folding mechanisms and biological functionality.

RESUMO

Resumo O presente estudo objetivou avaliar se o polimorfismo causal A122V promove alterações nas propriedades funcionais e estruturais da proteína receptora de quimiocina CXC do tipo 1 (CXCR1) de bovino Bos taurus por análises in silico. Duas sequências de aminoácidos da CXCR1 bovina foram selecionadas a partir do banco de dados UniProtKB/Swiss-Prot a) sequência não-polimórfica (A7KWG0) contendo alanina (A) na posição 122, e b) sequência polimórfica carreando o polimorfismo A122V, causando a substituição de alanina por valina (V) na mesma posição. As sequências CXCR1 foram analisadas por diferentes ferramentas de Bioinformática para examinar o efeito desse polimorfismo sobre sua estabilidade, função e estrutura, predizer eventuais alterações na sua modelagem estrutural 3-D, bem como estimar a qualidade dos modelos preditos. O polimorfismo A122V exerceu efeitos toleráveis e não-deletérios sobre a CXCR1 polimórfica, apresentando um modelo estrutural de alfa-hélice típico de uma proteína receptora transmembranar para ambas as proteínas. Embora maiores variações nas distâncias entre os pares de aminoácidos nas posições-alvo tenham sido detectadas na proteína polimórfica, mais do que 97% dos aminoácidos em ambos os modelos foram situados em regiões ditas favoráveis e permitidas nos diagramas de Ramachandran. Evidências sustentam que o polimorfismo de nucleotídeo único A122V na proteína receptora CXCR1 está associado à aumentada incidência de mastite clínica em vacas leiteiras. Assim, as descobertas descritas aqui comprovam que a substituição do aminoácido alanina por valina provoca mudanças conformacionais locais na proteína CXCR1 polimórfica, que podem estar diretamente afetando seus mecanismos de enovelamento pós-traducionais e sua função biológica.