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Type: Tese de Doutorado
Title: Caracterização funcional da proteína SmRbx: um aproteína de Schistosoma mansoni similar à proteína RING box envolvida no processo de Ubiquitinação
Authors: Debora Naves Santos
First Advisor: Gloria Regina Franco
First Co-advisor: Carlos Renato Machado
First Referee: Carlos Edmundo Salas Bravo
Second Referee: Carlos Augusto Rosa
Third Referee: Renata Guerra de Sá
metadata.dc.contributor.referee4: Elza Fernandes de Araújo
Abstract: A ubiquitinação é parte do processo que leva à proteólise, onde a proteína poliubiquitinada é direcionada para a degradação pelo proteassomo 26S. A transferência da ubiquitina para a proteína alvo é feita por uma enzima ligase E3. Um dos membros da classe E3 é o complexo SCF. Este complexo é composto pelas proteínas Cul1, Skp1, um membro da família F-box e um membro da família RING box. Em humanos, esta última é denominada Rbx1 e seu homólogo em leveduras HRT1. Foi verificado que a proteína humana é capaz de complementar a letalidade de HRT1 em leveduras nocaute para este gene, desempenhando ambas a mesma função bioquímica. Isolamos em nosso laboratório o cDNA codificador da proteína SmRbx, o homólogo de Schistosoma mansoni a Rbx1 e HRT1. Estudos in silico, demonstraram que SmRbx está presente como única cópia no genoma de S. mansoni, possui três íntrons e o transcrito está presente em estágios do ciclo de vida do parasito em ambos os hospedeiros. Para verificar se SmRbx está envolvida no processo de ubiquitinação, foi feito um estudo de complementação funcional heteróloga em leveduras. Para a obtenção de uma linhagem de levedura nocaute para o gene codificador da proteína HRT1, leveduras Saccharomyces cerevisiae diplóides foram utilizadas para a disrupção de um dos alelos do gene de interesse. A necessidade do uso de leveduras diplóides é devido ao fato do nocaute haplóide de HRT1 ser letal. A disrupção do gene HRT1 de leveduras diplóides foi feita por recombinação homóloga, introduzindo-se o gene HIS3 no interior da região ativadora de HRT1. Leveduras diplóides nocaute para um alelo de HRT1 e contendo o cDNA de SmRbx, clonado em plasmídio, foram esporuladas. Através de micromanipulação foram obtidas leveduras haplóides. A complementação funcional foi confirmada pela restituição do crescimento de leveduras haplóides nocaute para HRT1, contendo o cDNA de SmRbx. Foi verificado que leveduras nocaute contendo o gene de S. mansoni apresentam uma morfologia alongada e não foram capazes de crescer nas temperaturas de 23°C e 37°C, mas possuíam um crescimento normal a 30°C, quando comparadas com a levedura selvagem. Estes resultados indicam que a complementação com o gene do parasito não é perfeita. Para identificar regiões da proteína SmRbx essenciais para sua função, mutantes do gene foram produzidos por várias deleções nas regiões codificadoras das porções N-terminal e C-terminal da proteína por PCR. Regiões envolvidas na interação com culina são essenciais para a função da proteína, pois mutantes perdendo os primeiros 24 resíduos de aminoácidos da região N-terminal e outro sem 18 resíduos da região C-terminal não eram mais capazes de complementar a cepa de levedura deletada em HRT1. A interação de SmRbx e culina de leveduras foi testada pelo sistema do duplo-híbrido. Para esse ensaio, foi utilizada a porção da proteína Cul1 de S. cerevisiae que interage com Rbx1 humana e SmRbx completa ou SmRbx24 (deletada de 24 resíduos N-terminal). Leveduras onde foi detectada a ativação dos genes repórteres HIS3 e -galactosidase demonstraram que SmRbx, mas não SmRbx24, é capaz de interagir com Cul1. Estes resultados sugerem que a proteína SmRbx provavelmente está envolvida no processo de ubiquitinação, assim como suas ortólogas em humanos e leveduras. A proteína recombinante foi produzida em sistema bacteriano e utilizada para imunizar camundongos BALB/c, mas após a quinta imunização, o soro dos camundongos não apresentou anticorpos policlonais anti-SmRbx, indicando que a alta similaridade entre a proteína de S. mansoni e sua contraparte murina provavelmente impossibilitou a produção de anticorpos.
Abstract: Ubiquitination is part of the process that leads to proteolysis, in which the polyubiquitinated protein is directed to degradation by 26S proteasome. Ubiquitin is transferred to a target protein by an E3 ligase enzyme. One of the members of E3 class is the SCF complex. This complex consists of the proteins Cul1, Skp1, an F-box family member and a RING box family member. The latter is denominated Rbx1 in humans, and its yeast homolog is HRT1. The human protein was reported to complement and to revert the lethality of HRT1 deletion in yeast, suggesting that both have the same biochemical function. We isolated in our laboratory the cDNA coding for the SmRbx protein, the Schistosoma mansoni ortholog of Rbx1 and HRT1. In silico studies demonstrated that SmRbx is a single copy gene in S. mansoni genome, presenting three introns and that the transcript is present in stages of the parasite life cycle in both hosts. In order to investigate SmRbx involvement in the ubiquitination process, a heterologous functional complementation study in yeast was conducted. To obtain a HRT1 null mutant yeast strain, Saccharomyces cerevisiae diploid cells were used to disrupt one of the gene alleles. It is essential to use diploid yeast cells due to the fact that the haploid HRT1 null mutant is lethal. The disruption of HRT1 gene from diploid yeast cells was done by homologous recombination, introducing the HIS3 gene into the HRT1 coding region. Diploid yeast cells knockout for one allele of HRT1 and containing the SmRbx cDNA cloned into a plasmid were sporulated. Haploid yeast cells were obtained by micromanipulation. Functional complementation was confirmed by the growth reestablishment of the haploid yeast cells deleted for HRT1 and containing the SmRbx cDNA. It was verified that the knockout yeast cells containing the S. mansoni gene presented an elongated morphology and were not able to grow at 23°C and 37°C, but showed normal growth at 30°C, in comparison with wild type yeast cells. These results indicate that the complementation with the parasite gene is not perfect. In order to identify SmRbx protein regions essential for its function, gene mutants were produced by various deletions in the protein N-terminal and C-terminal coding regions by PCR. Regions involved in the interaction with cullin are essential for protein function, because mutants lacking the first 24 residues in the N-terminal region and mutants lacking 18 residues in the C-terminal region were no longer capable to complement the yeast HRT1 null mutant. The interaction between SmRbx and yeast cullin was tested by two-hybrid system. For this assay, it was used the S. cerevisiae Cul1 protein portion that interacts with the human Rbx1, and SmRbx or SmRbx24 (lacking 24 N-terminal residues). Yeast cells that activated the reporter genes HIS3 and b-galactosidase demonstrated that SmRbx, but not SmRbx24, is capable of interacting with Cul1. These results suggest that the SmRbx protein is probably involved in the ubiquitination process, as its human and yeast orthologues. The recombinant protein was produced in a bacterial system and used to immunize BALB/c mice. After the fifth immunization, mouse serum did not present anti-SmRbx polyclonal antibodies, indicating that the high similarity between the S. mansoni protein and its murine counterpart probably prevented antibody production.
Subject: Schistosoma mansoni
Bioquímica
Ubiquitinação
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/UCSD-8HEPCL
Issue Date: 21-Mar-2007
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